나노와이어, 원하는 대로 정확하게 배치·정렬한다

국내연구진, 나노와이어 상용화 위한 숙제 해결

이산화바나듐 나노와이어 어레이 성장과정 모식도

[아시아경제 김철현 기자] 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권)은 광전소재연구단 최원준 박사, 울산과학기술원 백정민 교수, 이화여자대학교 김명화 교수 공동연구팀이 단결정 이산화바나듐 나노와이어를 정확하게 배치 및 정렬하는 공정 기술을 개발했다고 30일 밝혔다.

나노와이어는 단면의 지름이 나노미터 수준인 선 구조를 갖는 물질이다. 전기적으로 뛰어난 특성을 보이며 표면적이 넓어서 태양전지나 센서에 사용할 경우 효율이 뛰어나다. 또한 초소형 회로를 제작하는 데 쓰일 수도 있다. 하지만 이러한 많은 장점이 있음에도 나노와이어는 아직 상용화되지 못했다. 나노미터 수준의 회로를 제작하기 위해서는 나노와이어를 정확하게 배치하고 정렬할 수 있어야 하는데 아직은 원하는 밀도나 위치를 제어할 수 있는 기술이 없기 때문이다.

KIST 연구진은 기존의 연구들을 분석해 밀리미터 길이의 나노와이어를 정렬시키는 데에 성공했다. 특정 패턴을 갖는 표면 위에서 나노물질을 녹이면 액체 방울들로 분리되는데 이때 특정 방향으로 나노 액체 방울들이 스스로 정렬되는 현상을 이용해 고도로 균일하고, 정렬된 밀리미터 크기의 단결정 이산화바나듐 나노와이어를 성공적으로 형성시켰다. 공동연구팀은 이 현상을 '방향성 오스트왈드 라이프닝'이라고 정의했다.

상온에서는 반도체인 이산화바나듐은 특정 온도가 되면 금속처럼 저항이 급격하게 감소하는 특성이 있다. KIST 연구팀은 이 특성을 이용해 고도로 정렬된 밀리미터 크기의 이산화바나듐 나노와이어 변형 센서도 개발했다. 제작된 변형 센서는 단결정 나노와이어의 특성으로 인해 높은 민감도와 빠른 반응 속도를 갖는다.

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.