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복잡하고 정교한 나노 패턴 대면적으로 쉽게 만든다

UNIST, 신개념 블록 공중합체 자기조립 통한 나노 패턴닝 제시
UNIST 연구진이 반도체나 디스플레이 등에 필요한 나노패턴을 만드는 새로운 기술을 개발했다.UNIST 연구진이 반도체나 디스플레이 등에 필요한 나노패턴을 만드는 새로운 기술을 개발했다.
반도체나 디스플레이 등에 필요한 나노패턴을 만드는 새로운 기술이 나왔다. 기존에 얻기 어려웠던 복잡한 무늬를 대면적으로 쉽고 빠르게 제조하는 등 다양한 계면과학에 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

UNIST(총장 정무영)는 김소연 에너지 및 화학공학부 교수팀이 고분자 중 하나인 블록 공중합체의 박막 내 흡착층(adsorbed layer)을 조절해 복잡한 나노 패턴을 대면적으로 제조하는 방법을 개발했다고 18일 밝혔다. 

블록 공중합체란 서로 다른 고분자가 하나의 고분자 사슬에 화학적으로 연결된 구조를 가진 물질을 말한다. 고분자 사슬 간 반발력과 인력이 작용해 스스로 나노구조를 만드는 특성을 갖고있다. 특히 박막상태에서는 최신 나노 패터닝 기술로도 만들기 힘든 수십 나노미터 크기의 미세한 점이나 선 등을 제조할 수 있다. 

그러나 실제 반도체나 디스플레이에 필요한 나노패턴을 형성하는데는 어려움이 있었다. 추가 복잡한 공정이 필요하고 비용과 시간이 천문학적으로 들어갔다.

이에 김 교수팀은 새로운 블록 공중합체 자기조립 시스템을 구현해 기존보다 정밀하고 복잡한 나노 패터닝에 성공했다. 블록 공중합체 박막 기판 바로 위에 수 나노미터 두께로 형성되는 '흡착층'을 '물·공기 계면에서 자기조립된 블록 공중합체'로 바꾸는 방법을 이용했다. 

특히 물·공기 계면에서 자기조립된 블록 공중합체를 기판에 옮겨 수 나노미터 두께의 흡착층을 만들고 그 위에 새로운 블록 공중합체 박막을 만들어 블록 공중합체의 자기조립현상을 다르게 했다. 인위적으로 만들어진 흡착층은 나노 패터닝 과정에 가해지는 열이나 힘을 견딜 수 있을 정도로 안정적으로 변했다. 이는 기존 나노패턴보다 더 복잡한 형태의 새로운 나노패턴을 대면적으로 얻을 수 있음을 시사한다.

제1저자인 김동협 UNIST 화학공학과 석·박사통합과정 연구원은 "고분자 박막 내 구조는 물론 고분자 박막 자체의 물성을 조절하는 다양한 연구에 기여할 것"라고 전했다.

김소연 교수는 "물·공기 계면 자기조립 블록 공중합체가 기판에 비가역적으로 흡착한다는 것을 발견한 것은 최초"라며 "향후 다양한 계면과학 연구에도 적용이 가능할 것"이라고 기대했다.
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