기체 상태 황을 공중합하여 고굴절 박막을 제조하는 방법의 모식도© 뉴스1
특히 이 기술은 원천기술 대부분을 갖고 있는 일본의 고분자 소재보다 굴절률과 투명도가 대폭 개선돼 국산화 기대감도 한층 더 높아지고 있다.
이번 연구에서 합성된 초 고굴절 고분자의 두께별 사진(왼쪽부터 7개)과 기존 황 기반 고분자(SDIB)의 사진. 짙은 노란색을 띠는 기존의 황 고분자와 달리, 이번 연구에서 확보된 재료들은 매우 뛰어난 투명성을 보인다.© 뉴스1
그러나, 현재까지 개발된 고분자 소재 가운데 굴절률이 1.75를 넘는 재료는 극히 드문데다 비싼 원료와 복잡한 합성 과정이 필요하다.
무엇보다도 소재 관련 원천기술의 대부분은 일본이 보유하고 있다는 데 문제가 있다.
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KAIST-서울대-경희대 공동 연구팀은 바로 이 같은 문제점 극복을 위해 단 한 차례의 화학 반응만으로 1.9 이상의 굴절률을 가지면서도 투명도가 우수한 새로운 형태의 고분자 박막 제조 기술을 개발하는 데 성공했다.
공동 연구팀은 원소 상태의 황이 쉽게 승화한다는 점을 이용, 기화된 황을 다양한 물질과 중합하는 방법을 적용해 고굴절 고분자를 제조했다.
이 방법으로 지나치게 긴 황-황 사슬의 형성을 억제하는 한편 높은 황 함량에서도 우수한 열 안정성과 동시에 가시광선 전 영역에서 투명한 비결정성 고분자를 만드는 연구성과를 냈다.
연구팀은 Δ실리콘 웨이퍼 Δ유리 기판 Δ미세 요철 구조가 있는 다양한 표면 등에도 표면 형상 그대로 고굴절 박막을 코팅할 수 있는 것은 물론 1.9 이상의 굴절률을 갖는 고분자를 구현하는데 마침내 성공했다
이번 연구에서 합성된 박막의 파장별 굴절률과 흡광도(왼쪽) 및 확보된 재료들의 다양한 두께와 굴절률 분포.© 뉴스1
또 Δ디스플레이의 밝기 향상을 위한 표면 코팅 재료 Δ디지털카메라 센서용 마이크로 렌즈 어레이 등 얇은 두께와 높은 굴절률, 우수한 가공성 등이 요구되는 최신 IT 기기 분야에 널리 적용될 수 있을 것으로 전망된다.
이번 공동 연구에 참여한 경희대학교 임지우 교수는 "기체 상태의 황을 고분자 제조에 이용한다는 발상의 전환이 초 고굴절, 고 투명성 고분자 박막 제조기술의 원천이 됐다?면서 "향후 고굴절 소재뿐만 아니라 평면 렌즈, 메타 렌즈 등으로 대표되는 차세대 초경량 광학 소재를 구현하는데 핵심적인 역할을 할 것으로 기대된다?고 말했다.
KAIST 임성갑 교수(왼쪽 두번째) 연구팀 © 뉴스1
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