송영석 단국대 교수/ 사진제공=단국대

나노 재료 공학 분야에서 난제로 여겨지던 나노 구조물의 내구성을 획기적으로 개선할 수 있는 기술이 개발됐다.

단국대학교는 송영석(사진) 단국대 교수 연구팀이 탄소나노재료와 형상기억 고분자를 이용해 전자기장을 통해 본래 형상을 회복할 수 있는 나노 구조물을 개발했다고 16일 밝혔다.

이 성과는 세계적 학술지 네이처(Nature)의 자매지인 사이언티픽 리포트(Scientific Reports) 11월 인터넷판에 게재됐다.

나노 기술은 많은 무궁무진할 가능성을 갖고 있다.

하지만 나노 기술로 만든 물질은 반도체 등 이외에 실생활에 매우 제한적으로 사용되고 있다. 이유는 제조된 나노패턴이 외부의 작은 충격에 의해서도 쉽게 손상이 되기 때문이다.

따라서 나노 구조물의 내구성 문제는 나노기술이 풀어야 할 도전 과제로 남아 있었다.

특히 광학적 분야에서 다양하게 응용될 수 있는 나노 렌즈를 제조해 광학적 특성과 표면 특성을 분석했다. 또 기존 스마트 재료는 외부에서 열을 가해 형상을 회복할 수 있었으나 이번 연구에서는 전자기파를 흡수할 수 있는 탄소 나노 재료(fullerene 풀러렌)을 나노 렌즈에 충전해 전자기장 기반의 새로운 형상회복 메커니즘을 개발했다. 이를 통해 휴대전화나 LED 표면에 형성된 나노 렌즈 구조물이 손상이 입었을 경우 외부에서 전자기파를 가해 손쉽게 구조물을 회복시킬 수 있다. 게다가 첨가된 풀러렌은 전자기파의 흡수뿐만 아니라 나노 렌즈의 기계적 강도를 획기적으로 증가시킨다는 것을 추가로 확인했다.

송영석 교수팀은 나노 구조물의 내구성 문제를 형상기억재료와 자가 회복재료 등 스마트재료를 통해 해결했다. 이를 통해 휴대전화나 TV 등 다양한 디스플레이, 센서와 액추에이터 등 스마트 시스템, 코팅 등 표면공학과 같은 다양한 분야에서 나노 공학이 활발히 이용될 것으로 전망된다

한편 송영석 연구팀은 서울대 연구팀(윤재륜 교수)과 공동으로 휴대용 혈액 분석기나 고성능 세포분석기 개발 등에 적용할 수 있는 미세유체의 핵심적인 현상을 발견했다. 이 연구결과는 집이나 직장에서 스마트 폰 등으로 간단하게 혈액 검사를 진행해 본인의 건강을 손쉽게 확인할 수 있는 랩온어칩(lab on a chip) 기술에 적용될 수 있을 것으로 기대된다. 이 성과는 같은 저널에 동시에 게재됐다.