[인더스트리뉴스 조창현 기자] 액정 고분자는 녹아있는 상태에서 액정성을 나타내는 고분자로 높은 내열성과 강도를 가지고 있다. 기존에는 광학 필름이나 코팅 소재로 응용됐지만, 최근에는 센서 기술 및 가스·액체 흡착, 약물 전달 등 다양한 분야에서 효율적으로 활용할 수 있다는 연구가 보고되고 있다.

KAIST(총장 이광형)는 화학과 윤동기 교수연구팀이 연성 소재(soft material)중 하나인 액정 고분자에 대한 자기조립(self-assembly)을 활용해 다공성 액정 고분자 구조체를 제작하고, 다양한 기능성 나노 입자를 도입해 복합체를 형성할 수 있는 원천기술을 개발했다고 지난 20일 밝혔다.

매트릭스로 ‘다공성 구조체’ 활용

연구에서 윤 교수팀은 유-무기 복합체(organic-inorganic composite) 제작에 집중했다. 이에 고분자 기반 다공성 구조체를 매트릭스로 페로브스카이트(perovksite)와 금속유기골격체 (metal-organic framework), 퀀텀닷(quantum dot) 같은 다양한 기능성 나노 입자를 도입했다.

KAIST는 연구팀이 활용한 다공성 구조체는 다양한 모양에 대한 조립을 유도할 수 있는 분자 형태로 이뤄져 있어 표면 개질이나 공간적 한정, 빛과 전기장에 의해 배향이 쉽게 조절되는 특성을 가진 액정 배향 제어를 기반으로 제작했다고 전했다.

특히 연구팀은 매트릭스 내 기공에서 나노 입자들을 직접 성장시키거나 이미 제작된 나노 입자들을 도입하는 등 서로 다른 전략을 개발했다. 이에 도입하고자 하는 기능성 나노 입자에 대한 선택성을 넓혀 범용적인 복합체 제작이 가능하다는 결과를 보였다는 게 KAIST의 설명이다.

‘다기능성 복합체’ 제작 가능성 입증

아울러 연구팀은 나노 입자 두 가지 이상을 도입하는 전략을 제시해 다기능성 복합체 제작에 대한 가능성도 증명했다.

KAIST에 따르면 기존 다공성 고분자 기반 복합체 제작 연구는 기능성 입자 하나만을 도입하려는 것에 초점이 맞춰져 있으며, 입자 두 가지 이상에 대한 기능성 도입을 위한 자세한 연구는 부족하다.

윤동기 교수연구팀이 진행한 연구에서 제안한 다기능성 복합체 같은 경우 서로 다른 나노 입자들이 가진 기능성을 동시에 가질 수 있다. 이에 기존 기능성 입자들에 대한 활용 범위를 넓힐 수 있게 된 연구로 보인다.

KAIST 윤동기 교수는 “새롭게 개발한 기술은 기존에 알려진 대표적인 무기 입자들을 액정 고분자를 통해 한 번에 제조, 포함할 수 있는 ‘올인원 솔루션’”이라며, “오염물질 제거와 안정된 디스플레이 소자 개발, 차세대 통신용 인쇄 회로 기판 제조 등에 다기능성을 부여할 수 있다는 점에서 획기적인 기술이라고 할 수 있다”고 말했다.

한편 연구팀이 진행한 연구는 중견연구자지원사업 및 함께달리기사업으로부터 지원을 받아 수행됐으며, 국제 학술지 어드밴스드머티리얼즈(Advanced Materials)에 ‘Universal Strategy for Inorganic Nanoparticle Incorporation into Mesoporous Liquid Crystal Polymer Particles’라는 이름으로 지난 11월 22일 게재됐다.

조창현 기자 다른기사 보기