국내 연구진이 상온에서 레이저를 이용해 구리 나노와이어의 산화를 억제하는 방법을 개발해냈다. 이를 토대로 구리 나노와이어를 이용한 투명전극 개발 가능성이 기대를 모으고 있다.

 

한국연구재단은 고승환 서울대 기계항공공학부 교수와 양민양 카이스트 기계항공학부 교수 연구팀이 레이저를 이용해 구리 나노선의 산화를 억제하는 방법을 개발했다고 7일 밝혔다. 

최근 투명한 동시에 전도성을 띄는 투명전극의 소재로 널리 쓰이는 고가의 인듐주석산화물(ITO)를 대체하기 위한 연구가 활발하다. 가장 대표적인 대안으로 떠오른 것이 가느다란 나노선 형태로 만든 구리를 그물망처럼 엮는 것이다.

 

이를 통해 투명전극으로서 활용가능성이 높은 투명한 전도성 막을 만들 수 있지만, 구리 나노선이 서로 겹치는 부분에서 나타나는 저항을 낮추는 열처리 과정에서 구리가 산화된다는 점이 극복해야 할 문제다. 산화는 곧 전도성 저하를 의미한다. 때문에 기존 기판 전체에 열을 가하는 방식으로는 수초 이내에 구리가 산회되면서 전도성을 잃는다.

이에 연구팀은 레이저의 빛에너지를 열에너지로 변환, 구리 나노선이 겹치는 접합부분만을 선택적으로 가열하는 열처리 방법을 개발했다.

 

원리는 전기장을 이용해 순간적인 열 변화을 이끈 후, 나노선을 서로 녹여붙여 전도성을 유지하고 산화를 방지한다. 레이저빛을 더욱 빠른 속도로 쏘면 접합 부분에서의 가열시간을 0.0001~0.00001초 사이로 단축할 수 있어 산화를 크게 줄일 수 있음을 밝혀냈다.

고 교수는 "광에너지의 선택전 변화을 이용해 열에 약한 플레시블 기판 위에서도 같은 공정을 사용, 손쉽게 구리 나노선 전극을 형성할 수 있었다"고 밝혔다.

이 연구는 미래창조과학부와 한국연구재단이 추진하는 중견연구자지원사업의 지원으로 수행됐으며, 결과는 재료분야 국제학술지 '어드밴드스 머티리얼스' 온라인판에 6월 10일 게재됐다.