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나노임프린트, 나노섬유의 편광 특성 향상
이탈리아의 국립 나노기술 연구소(National Nanotechnology Laboratory) 연구진은 섬유의 정렬된 어레이 뿐만 아니라 각각의 광발광 섬유를 실현하기 위해서 가정용 전기방사(electrospinning) 장치를 사용했다. 광발광 나노섬유는 축의 우세한 쪽으로 편광되었다.
발광원을 최소화할 수 있는 기술 개발은 광전자소공학, 바이오센서, 랩온어칩(lab-on-a-chip)소자 개발에서 매우 중요한 부분을 차지한다. 편광 발광(Polarized luminescence)은 단일 유기, 무기 나노와이어나 나노로드 등으로 구성된 분자재료에 의해서 만들어질 수 있다.
이번 연구진은 정전기 스피닝(electrostatic spinning)을 이용해서 편광 발광 섬유를 만들 수 있는 새로운 기술을 개발했다. 이번 기술은 공정 비용이 저렴하다는 장점이 있다. 이와 같이 간단하고 저비용으로 나노섬유를 만들 수 있는 이 기술은 나노섬유를 수천 킬로미터까지 연결해서 만들 수 있다. 재료의 편광 특성은 나노 패터닝을 통하여 조절될 수 있다. 나노 패터닝은 상온 나노임프린트리소그래피(Room temperature nanoimprint lithography, RT-NIL)에 의해서 만들어졌다.
섬유는 RT-NIL에 의해서 나노구조화되고, 이것은 마이크로미터 이하의 간격을 가진 병렬 홈으로 구성된 인쇄 및 마스터 템플릿으로 사용된다. 상온에서 수행되는 임프린트 절차는 폴리머의 광학적 성질을 저하시키기 않기 위해서 특별하게 설계되고 수행되었다. 실제로, 나노구조에서 축을 따라 세로로 홈을 가진 단일 섬유는 원래의 샘플에 비해서 2배 이상의 광 편광을 발생했다. 반대 효과가 세로 섬유 축과 직각으로 홈을 나노구조화할 때 발견되었다.
이런 변형된 섬유는 마이크로유체 장치 및 나노포토닉스 속의 나노섬유 기반 광원을 다루는데 적용될 수 있을 것이다. 여기서 나노패턴이 된 전기방사 섬유는 나노크기 광발광 요소 및 레이저를 만들기 위한 기본적인 빌딩 블록으로 사용될 수 있다.
이 연구는 살렌토 대학(University of Salento)과 CNR-Istituto Nanoscienze, 이탈리아 기술연구소(Italian Institute of Technology)의 연구진과 협력한 국립나노기술 연구소 연구진에 의해서 수행되었다. 연구진은 현재 유기 물질과 바이오 시스템의 구조적, 유체적, 광전자적 성질을 조사하고 있다.
이 연구결과는 Nanotechnolgy에 “Enhancement of light polarization from electrospun polymer fibers by room temperature nanoimprint lithography” 이라는 제목으로 게재되었다(doi: 10.1088/0957-4484/21/21/215304).
※출처: GTB 한국과학기술정보연구원
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