김희탁 KAIST 교수 "기존 물질 성질 틀 깬 규명"

빛을 이용해 아조물질을 수직 방향으로 끌어 올려 마이크로-나노 구조체를 제작하는 새로운 형태의 임프린트 리소그라피 공정 개요.<사진=연구팀 제공>
빛을 이용해 아조물질을 수직 방향으로 끌어 올려 마이크로-나노 구조체를 제작하는 새로운 형태의 임프린트 리소그라피 공정 개요.<사진=연구팀 제공>
국내 연구팀이 나노 구조체를 도장 찍듯 제작할 수 있는 리소그래피 기술을 개발했다.

KAIST(총장 강성모)는 김희탁 생명화학공학과 교수 연구팀이 새로운 형태의 임프린트 리소그래피 기술을 개발했다고 8일 밝혔다.

임프린트 리소그래피란 모형을 마치 도장을 찍듯이 각인하고자 하는 물질에 찍어 마이크로-나노 구조체를 제작하는 기술이다. 저렴하면서 손쉽게 마이크로-나노 구조를 제작할 수 있다는 것이 특징이다.

하지만 열·용매·자외선 등을 필요로 하는 기존의 임프린트 리소그래피 기술은 물질을 수축시키는 특성이 있어 정확한 구조를 제작하기 어렵다는 한계가 있다.

연구팀은 문제 해결을 위해 가시광선 영역 빛을 아조벤젠 고분자 물질에 조사했다. 아조벤젠 물질을 수직 방향으로 끌어올려 마이크로-나노 구조체를 형성하는 새로운 형태의 광유도 임프린트 리소그래피 기술을 개발했다.

복잡한 구조체를 제작한 데이터.<사진=연구팀 제공>
복잡한 구조체를 제작한 데이터.<사진=연구팀 제공>
아조벤젠 물질은 빛이 편광하는 방향에 따라 액화돼 흐르는 독특한 특성을 갖는다. 편광 방향을 조절한다면 아조벤젠 물질의 움직임을 통제할 수 있다. 기존 아조벤젠 물질을 이용한 구조체 제작은 수평 방향으로 흐르는 현상에만 주목해 수직 방향의 유체화 현상에 대한 이해와 구조 제어는 이뤄지지 않았다.

연구팀은 아조벤젠 물질을 움직임을 수직 방향으로 유도했다. 빛의 수직 방향 편광 성분에 의해 수직으로 흐를 수 있게 만들었고 이 흐름이 각인된 모형의 빈 공간을 채우며 마이크로-나노 구조체를 형성했다.

연구팀이 개발한 임프린트 리소그래피 기술은 기존 기술이 갖고 있던 물질의 수축 문제를 극복해 100나노미터 이하의 나노 구조체까지 구현하는 데 성공했다. 또 마이크로-나노 구조체가 결합된 다중 규모의 복잡하고 정교한 구조도 제작했다.

김희탁 교수는 "아조벤젠 물질이 수평 방향으로만 물질 이동을 한다는 기존 틀을 깨고 수직 방향 이동을 규명했다"라며 "한 층 진보된 형태의 임프린트 리소그래피를 선보였다는데 의의가 있다"고 말했다.

이번 연구성과는 나노기술분야 국제 학술지 '에이씨에스 나노'(ACS Nano)에 지난달 12일자 온라인판에 게재됐다.

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