빛을 전기 신호로 변환하는 광트랜지스터의 환경 오염 문제를 해결할 수 있는 소재가 개발됐다.

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한국연구재단은 주병권 교수와 박준수 고려대학교 박사과정 연구원, 서정훈 뉴욕주립대학교 교수, 전영민 한국과학기술연구원 박사 국제 공동 연구팀이 셀룰로오스를 기반으로 생분해성 유기 광트랜지스터를 개발했다고 7일 밝혔다.

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유기 광트랜지스터는 유기물 반도체 물질을 사용해 빛을 전기 신호로 변환하는 광소자다. 사물인터넷 등에 광범위하게 적용될 수 있어 그 중요성이 강조되고 있다.

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그러나 독성 물질이나 불투명한 전극이 사용돼 생체 의료 기기에서의 활용이 제한적이다. 또 버려지는 전자기기 폐기물에 의한 환경오염 문제가 대두되면서 자연 분해될 수 있는 전자소자 연구가 필요한 실정이다.

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연구팀은 유연한 유기 광트랜지스터의 장점을 유지하면서 독성이 없고 자연 분해될 수 있는 친환경적인 광소자를 개발했다.

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제작된 유기 광트랜지스터의 카메라 사진 및 투과도. (a) 유기 광트랜지스터 소자의 구조 모식도. (b- c) 제작된 소자가 시각적으로 투명하고 기계적인 굽힘에 대해 유연함을 보여주는 사진. (d) 가시광선 영역에서의 투과도

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개발된 소자는 나무의 주 성분인 셀룰로오스 소재를 기반으로 하기 때문에 목재 부후균에 의해 분해된다. 기존의 독성 물질은 무독성 유기 반도체로 대체됐다.

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또 투명전극을 이용해 빛의 투과도도 우수하다. 특정 색깔의 빛이나 백색광을 쬈을 때 광전류가 발생하는 것이 확인돼 광센서로의 기능도 입증됐다.

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주병권 교수는 “이 연구는 유연하고 투명할 뿐 아니라 생분해가 가능한 친환경적인 광센서 소자를 개발한 것”이라며 ”추후 다양한 형태의 곡면에서 고감도의 광 검출이 필요한 웨어러블 기기나 생체공학 소재 개발에 사용될 수 있을 것으로 기대된다“고 설명했다.

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이 연구는 나노분야 국제학술지 '첨단광학소재' 뒤 표지 논문으로 7일 게재됐다.