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기초과학연구원(IBS) 나노입자연구단은 다양한 형태로 변형해도 가시광선 영역 빛을 정밀하게 감지할 수 있는 신축성 나노소자를 개발했다고 8일 밝혔다.

구 형태인 인체의 눈은 곡률 변화에도 다양한 파장대 빛을 시력 저하 없이 정밀하게 감지할 수 있지만 전자 소자는 형태가 변화하면 빛 감지 능력이 떨어진다.

연구진은 인체 눈의 기능성을 모사하기 위해 양자점·유기 반도체성 고분자, 고무처럼 탄성력이 있는 탄성중합체를 최적 비율로 합성해 고신축성 반도체 양자점 나노복합소재를 개발했다.

이 소재를 기반으로 제작된 능동 매트릭스형 다층구조 포토트랜지스터 어레이에 머신러닝(기계학습) 기법을 적용해 형태가 변해도 다양한 빛을 정확하게 감지할 수 있도록 했다.

이번에 개발한 포토트랜지스터 어레이를 구성하는 모든 소재는 반도체 공정과 호환되고, 소자 집적도도 크게 높일 수 있다.

기존 신축성 소재는 반도체 공정에서 변형되거나 녹아 원하는 모양·크기의 소자 제작이 어려웠지만, 이번에 개발한 신축성 소재는 작은 크기의 소자를 만들 수 있어 고해상도를 구현할 수 있다.

고해상도가 요구되는 광각 카메라나 인공망막 기술 핵심 소자로 응용될 것으로 연구진은 기대하고 있다.

연구에 참여한 손동희 성균관대 교수는 “고신축성 광전소재·소자 제작 기술과 머신러닝 기법 간 융합은 인공망막 구현에 중요한 열쇠가 될 것”이라고 말했다.

현택환 단장도 “개발된 나노합성물 제작 방법은 광학 소재뿐만 아니라 여러 종류 나노소재들과 고분자·탄성중합체를 조합할 수 있어 고기능성 신축성 나노소재 제작에 다양하게 응용될 수 있다”고 덧붙였다.

이번 연구성과는 나노분야 국제학술지인 네이처 나노테크놀로지에 온라인 게재됐다.

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