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| 성균관대 송장근 교수팀, 신개념 미세 액정 조절 기술 개발 |
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| 디스플레이 분야 및 에너지 수확기술 등에 응용 기대 |
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아이애드피알 
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| ▲ 두 가지 액정상 혼합용액에서 미세유체기술 적용 예. (사진제공=한국연구재단) © 아이애드피알 | |
미래창조과학부(장관 : 최양희)와 한국연구재단(이사장 : 정민근)은 8월 10일 “국내 연구진이 마이크로미터 크기의 액정 방울의 모양, 크기, 위치 및 배열 상태를 자유자재로 조절할 수 있는 기술을 개발하였다”라고 밝혔다.
성균관대 송장근 교수, 삼성디스플레이 김수동 연구원, 성균관대 이보미 석사과정, 전북대 강신웅 교수 등은 미세유체기술과 액정 재료 기술을 융합한 새로운 연구를 미래창조과학부와 한국연구재단이 지원하고 있는 기초연구사업(중견연구자지원)을 통해 수행하였으며, 이번 연구 결과물은 권위 있는 과학 학술지 네이처 커뮤니케이션(Nature Communications)지 온라인(early view) 판에 8월 5일자(논문명 : Dielectrophoretic manipulation of the mixture of isotropic and nematic liquid.)에 게재되었다.
이번 논문의 제1저자는 삼성디스플레이 김수동 연구원, 공동 저자는 성균관대 이보미 석사과정과 전북대 강신웅 교수이며, 교신저자는 성균관대 송장근 교수이다.
마이크로미터 크기의 작은 액체방울을 다루는 미세유체기술(microfluidics)은 질병의 진단, 디스플레이장치, 가변 초점 렌즈 등 다양한 분야에 높은 응용성이 확인되고 있는 발전 가능성이 높은 분야이다. 하지만 현재 잉크젯 방식의 프린팅 분야를 제외하고는 아직 산업에 접목될 수 없는 연구실 수준에 머물러 있다.
전기영동이나 전기습윤을 이용하여 물과 기름처럼 한 액체 속에 섞이지 않고 떠 있는 또 다른 액체의 미세 방울을 변형시키거나 움직이는 기술은 미세유체기술의 대표적 방법이다. 이 기술은 미래형 디스플레이 분야에서 많이 연구되고 있으나 구동 전압이 높아 재료나 계면에 손상을 주기 쉬워 상용화되지 못하고 있다.
전기영동은 액체 내에 있는 작은 고체나 다른 액체 입자를 전기장을 가해 이동시키는 것이며, 전기습윤은 고체 위에 있는 유체가 전기장을 가하면 표면 장력이 변화하는 현상이다.
디스플레이 액정은 온도에 따라 입자가 한 방향으로 정렬되어 있는 상태(네마틱 상; nematic phase)나 무질서한 상태(등방성 상; isotropic phase)로 존재하는 유체이다. 일정한 온도 범위 안에서는 두 가지 상태가 혼합되어 있을 수 있는데, 이러한 현상을 이용하면 한 물질에 두 가지 상태의 액정이 섞인 혼합물을 만들 수 있다. 전기영동을 이용하면 이 혼합물의 한 가지 상태 액정 속에 떠 있는 또 다른 상태 액정의 마이크로미터 크기 방울의 모양 변형/부피 조절/이동/분리/결합시키는 게 가능해진다.
액정 기판은 종류에 따라 둘 중 어느 한 종류의 액정상과 더 가까이하려는 경향이 있다. 이를 이용하여 한쪽 액정상 방울을 다른 액정상 내부에 떠 있도록 만들면, 기판과의 마찰력을 제거할 수 있어 기존의 10분의 1의 전압으로 전기영동 조절이 가능해진다.
연구팀은 두 가지 액정 상 혼합액에서 정밀한 전기영동 미세유체기술을 최초로 구현했다. 이 기술을 기존의 10분 1 구동 전압으로 작동시키는 데 성공함으로써 미래형 디스플레이 소자 상용화에 한 걸음 더 다가갔다.
이 혼합액으로 폭 4마이크로미터 길이 약 200마이크로미터의 액정 필라멘트(線)를 제작하여 디스플레이 분야 및 미세 에너지 수확* 기술 등에 활용 가능성을 확인했다.
미세 에너지 수확기술이란 압력, 휨, 마찰, 진동, 열 등 일상에서 발생하는 여러 역학적, 열적 에너지를 전기에너지로 변환시키는 기술이다.
또한 이 혼합액으로 네마틱상과 등방상 필름이 복합된 특이 필름을 제작하였으며 이는 3D TV 개발에 응용 가능할 것으로 기대된다.
한편, 이번 연구에 참여한 송장근 교수는 “이번 연구에서 제안한 동일조성 물질의 두 가지 액정상 혼합액을 이용한 유전전기영동기술은 기존 방법에서 볼 수 없었던 다양한 미세유체 조절 특성을 보여주는 새로운 시도로, 미세유체기술을 디스플레이나 광학소자 등으로 그 응용성을 확장하는데 기여할 것이다”라고 밝혔다.
/ 아이애드피알 인터넷부 엄재성 A.E. news@iadpr.net
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| 기사입력: 2015/08/10 [18:48] 최종편집: ⓒ iadpr.net |
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