KAIST '차세대 초미세 나노패턴소자' 개발 성공

[산업일보]
KAIST(한국과학기술원)는 생명화학공학과 정희태(鄭喜台.42) 교수 연구팀이 ‘스메틱 액정’물질을 이용한 ‘차세대 초미세 나노패턴소자’를 세계 최초로 개발했다고 밝혔다.

연구논문은 15일자 ‘네이처 머티리얼스’(Nature Materials)지 온라인판에 실려 발표됐다.

정 교수팀이 이 나노패턴 소자 제작에 사용한 스메틱 액정은 LCD(액정 디스플레이)를 구동하는 물질인 ‘네마틱 액정’보다 LCD 응답특성이 매우 우수하고 자연계와 합성물질에 더 많이 존재하는 데도 결함구조 때문에 그동안 LCD 구동물질로 사용되지 못했다.

스메틱 액정은 기판의 표면특성에 따라서 자연적으로 존재하는 무질서한 형태의 회오리 형 결함구조를 가지고 있다.

따라서 학계에서는 이를 사용해 대(大)면적의 나노패턴을 제작하는 것이 불가능하다고 여겨 왔다.

정 교수팀은 마이크로미터 수준의 직선이 새겨지게 표면 처리된 실리콘 기판을 사용함으로써 이러한 액정 결함구조를 규칙적으로 제어했다.

연구팀은 결함을 없애야 한다는 기존의 생각에서 탈피, 결함구조를 규칙적으로 제어하면 패턴에 이용할 수 있다는 발상의 전환으로 대면적 나노패턴을 개발하는데 성공했다고 설명했다.

연성(Soft) 소재를 이용한 나노패턴소자 제작방식의 기존 개념을 완전히 뒤엎은 것이다.

이 패턴구현 방식은 기존 패턴 방식에 비해 대 면적 구현 뿐 아니라 바이오 특성을 갖는 나노물질도 액정 패턴 내에 배열이 가능하다.

또 기존 방식에 비해 제작시간을 수십 배 이상 줄일 수 있는 특징을 갖고 있다.

이는 다양한 형태의 패턴이 필요한 반도체와 단백질 칩 등의 바이오 소자에 적용할 수 있는 가능성을 제시, 액정을 이용한 새로운 응용의 신기원을 연 것으로 평가된다.

나노패턴 제작은 차세대 초고밀도 반도체 메모리기술과 바이오 칩 등 나노기술의 핵심분야다.

정 교수는 “이번 연구 성과로 LCD의 세계적 강국인 우리나라가 액정을 이용한 나노분야에서도 세계 최고의 원천기술을 갖게 됐다”고 의미를 부여한 뒤 “앞으로 나노-바이오 전자소자 산업분야의 시장 선점 과 막대한 부가가치 창출이 기대된다”고 말했다.

이번 연구결과는 정 교수 주도 하에 KAIST 물리학과 김만원 교수팀과 미국 캔트 주립대학 액정센터 올래그 라브랜토비치(Oleg Lavrentovich)교수가 함께 일궈냈다.