[테크월드=선연수 기자] 한국과학기술연구원(KIST) 광전소재연구단 최원준 박사의 주도하에 울산과학기술원(UNIST) 백정민 교수, 이화여자대학교(이하 이화여대) 김명화 교수 공동연구팀은 단결정 이산화바나듐(VO2) 나노와이어를 정확하게 배치·정렬하는 공정 기술을 개발했다.
나노와이어는 단면의 지름이 나노미터 수준인 선 구조를 갖는 물질로, 전기적으로 뛰어난 특성을 보이며 표면적이 넓어 태양전지나 센서에 적용 시 효율이 뛰어나고, 초소형 회로 제작에도 적합하다. 최근 광전, 에너지 변환, 가스·바이오 센서 등의 분야에 나노와이어를 결합하고 있으며, 세계를 변화시킬 10대 신기술 중 하나로 꼽히고 있다.
나노미터 수준의 회로를 제작하기 위해서는 나노와이어의 정확한 배치, 정렬이 요구되지만, 균일한 치수로 이를 생산할 수 있는 공정이 어렵다. KIST 연구진은 특정 패턴을 갖는 표면 위에서 나노물질(오산화바나듐, VO5)을 녹이면 액체 방울들로 분리되며, 이때 특정 방향으로 나노 액체 방울들이 스스로 정렬되는 현상을 이용해 매우 균일하고 정렬된 밀리미터 크기의 단결정 이산화바나듐(VO2) 나노와이어 정렬·형성에 성공했다. 공동연구팀은 이 현상을 ‘방향성 오스트왈드 라이프닝’이라고 정의했다.
또한, 상온에서는 반도체인 이산화바나듐은 특정 온도에선 금속처럼 저항이 급감하는 특성이 있어 이를 이용해 고도로 정렬된 밀리미터 크기의 이산화바나듐 나노와이어 변형 센서도 개발했다. 제작된 변형 센서는 단결정 나노와이어의 특성으로 인해 높은 민감도와 빠른 반응 속도를 가진다.
KIST 최원준 박사는 “이번 성과는 이제까지 알기 어려웠던 산화바나듐 단결정 생성에 대한 이해를 높였을 뿐만 아니라 다양한 종류의 단결정 산화바나듐 나노와이어를 이용한 웨어러블 복합센서 제작에 중요한 계기가 될 것”이라고 설명했다.
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