블로그 이미지
과학이야기
최신 과학기술 동향

calendar

      1 2 3 4
5 6 7 8 9 10 11
12 13 14 15 16 17 18
19 20 21 22 23 24 25
26 27 28 29 30    

Notice

Recent Comment

Archive

2012. 3. 22. 14:32 대덕밸리과학소식/KAIST

현재 개발되고 있는 투명디스플레이는 출력되는 영상이 선명하지 않아 미세한 구별이 어렵기 때문에 실질적으로 상용화하기가 어려운 면이 있습니다.

왜냐하면 빛을 내는 형광체의 발광세기가 충분히 높지 않기 때문입니다.

또 형광체 재료로 사용되는 희토류 금속의 가격이 폭등하고 있는 것도 상용화를 위한 걸림돌로 지적되고 있습니다.

표면 플라즈몬은 금속박막 또는 나노입자 표면에서 일어나는 표면 자유전자들의 집단적인 진동현상입니다.

발광체 주변에서 표면 플라즈몬 공명 특성이 나타날 경우 발광체의 발광 재결합 속도가 증가해 발광체의 발광 특성이 향상될 수 있는 연구결과가 나왔습니다.


'나노 표면 플라즈몬' 이 발생하는 경우 전기적 필드가 집중되는 모습



■ KAIST 전기및전자공학과 이성민 박사과정 학생과 최경철 교수가 나노 표면 플라즈몬 현상을 이용해 투명 디스플레이의 효율을 획기적으로 향상시킬 수 있는 원천기술을 개발했습니다.

이번 기술은 스마트 쇼윈도우나 스마트 미러, 투명 단말기, 투명 핸드폰 등 보다 선명한 투명디스플레이 개발에 활용될 수 있습니다.

KAIST 연구팀은 불투명하고 빛을 반사하는 특성을 가진 금속을 나노입자 수준으로 아주 작게 만들면 빛이 금속입자를 통과해 투명하게 보이고, 금속입자들은 공명현상을 일으켜 발광세기를 증가시키는 '표면 플라즈몬' 현상이 발생하는 것에 주목했습니다.

이 현상을 이용해 연구팀은 나노크기의 은(Ag)을 희토류 금속이온이 첨가된 투명 형광물질로부터 수십 나노미터 이내에 위치하게 해 투명 형광물질의 발광세기를 최대 63.7% 향상시켰습니다.

‘나노 플라즈몬 공명’을 유도하기 위한 은 나노 입자의 형상



'나노 표면 플라즈몬‘ 이용한 투명 디스플레이


또 이 원리를 이용하면 전기·광학적 효율도 11%나 향상돼 저전력 투명디스플레이 소자를 구현할 수 있다는 점도 밝혀냈습니다.

이 기술은 최 교수팀이 지난 2009년 나노 표면 플라즈몬을 이용해 OLED의 밝기를 증가시킨 것에 대한 후속 연구 성과로, 나노 표면 플라즈몬의 차세대 디스플레이에 대한 활용 가능성을 높였다는 점에서 획기적인 연구 성과로 꼽히고 있습니다.


특히 나노 표면 플라즈몬 기술을 이용해 소자의 투명도를 유지하면서 발광체의 광 특성을 향상시켜 투명한 LCD, PDP, LED 등 미래 투명디스플레이 소자에 확대적용이 가능합니다.

이번 연구결과는 나노기술 분야 세계적 권위지 '스몰(Small)' 온라인 판 3월호에 게재됐습니다.


 

 용  어  해  설

투명 디스플레이 :
빛을 내는 형광물질과 광자발광, 전계발광, 음극선 발광 원리를 이용하여 구성된 디스플레이로서 투명 재료 기술을 접목하여 발광하지 않는 상태에서는 투명하다가, 발광을 하는 경우 이미지 및 동영상을 구현할 수 있는 형태의 차세대 디스플레이 소자.
 
나노 플라즈몬 현상 :
나노 크기로 형성된 금속 나노 입자에 특정 광원이 입사되었을 때, 광원의 파장에 따라 금속 나노입자의 표면에 위치한 전자가 공진적으로 진공하는 유사입자를 지칭한다.
금속 나노 입자의 재질, 모양 및 주변의 굴절률에 따라 공진하는 파장이 결정되므로 특정 색상을 띠게 되고, 유도된 표면 플라즈몬은 금속 나노 입자주위로 한정되는 특징이 있다. 

진공 열증착법 :
10-4 Torr 이하 높은 진공상태에서 증착하고자 하는 물질에 열을 가하여 기화시킨 후, 기체상태의 물질이 목표 기판에 도달하여 박막으로 증착시키는 방법. 

광효율 :
소비되는 전기량(전력) 대비 빛의 밝기가 어는 정도 인지는 알려주는 물리적인 양.

희토류 금속 :
첨단 산업에서 많이 사용되는 원소로서 란타넘 계열의 금속 원소 및 스칸듐과 이트륨을 합쳐 총 17종의 금속원소를 지칭하는데, 디스플레이 산업에서는 가시광선 영역의 빛을 발광하는 형광체를 제조하는 데 사용된다.
최근 디스플레이 산업의 원자재 가격 상승 문제와 관련하여 희토류 금속의 가격이 상승에 대한 관심이 증가하고 있다.

<최경철 교수>

 

성    명 : 최 경철 ( 崔  景  喆)
생년월일 : 1964년  2월  11일
근 무 지 : 대전시 유성구 구성동 한국과학기술원(KAIST)
          전기 및 전자 공학과

1982. 3 - 1986. 2 : 서울대학교 전기공학과 / 공학사
1986. 3 - 1988. 2 : 서울대학교 전기공학과 / 공학석사
1988. 3 - 1993. 8 : 서울대학교 전기공학과/ 공학박사

<주요경력>
1993. 9 - 1995. 4 : 고등기술연구원 / 선임연구원
1995. 5 - 1998. 5 : Spectron & HPD / 책임연구원
1998. 6 - 1999. 10 : 현대전자 디스플레이 선행연구소/ 책임연구원
2000. 3 - 2005. 1 : 세종대학교 전자공학과/ 부교수
                  ITRC 정보 디스플레이 연구 센터장
2005. 2 - 2009. 8 :  KAIST 전기및전자공학과 / 부교수
2009. 9 - 현재 : KAIST 전기및전자공학과 / 정교수
2011. 2 - 현재 : KAIST 전기및전자공학과 / 산학담당 부학과장
2011. 5 - 현재 : KAIST 석좌교수
2007. 8 - 현재 :  차세대 플렉시블 디스플레이 융합 센터장

<디스플레이 분야 활동 내역>
2005. 9 - 2010.12 : Associate Editor, IEEE/OSA Journal of Display Technology
2007. 8 - 현재 :  차세대 플렉시블 디스플레이 융합 센터장
2008. 1- 현재 : 한국 정보디스플레이 학회 국제협력이사/사업이사/학술이사
2000. 8 - 2005.7 : ITRC 정보 디스플레이 연구 센터장
2001. 7- 현재: Program committee member, International Meeting on Information Display
2010. 1 - 현재 : Program committee member, Society for Information 
2006. 12 : Outstanding poster award, International Display Workshop 2006
2007.  4 : 산업자원부 장관상

<이성민 연구원> 

성    명 : 이 성민 ( 李 星 旻)
생년월일 : 1981년  8월  8일
근 무 지 : 대전시 유성구 구성동 한국과학기술원(KAIST)
          전기 및 전자 공학과

<학    력>
2000. 3 - 2007. 2 : 한양대 전기전자 컴퓨터 공학부 / 공학사
2007. 3 - 2009. 2 : KAIST 전기 및 전자 공학과 / 공학석사
2009. 3 - 현재   : KAIST 전기 및 전자 공학과 / 공학박사


<주요경력>
2008. 2 - 현재 : 차세대 플렉시블 디스플레이 융합 센터 / 연구원

<연구업적>
나노 표면 플라즈몬 관련 SCI 저널 6편 출판(1편 출판예정)


posted by 글쓴이 과학이야기

댓글을 달아 주세요

반도체 양자점을 형광체로 이용해 고품질 LED를 만드는 원천기술을 국내 연구진이 세계 최초로 개발했습니다.

반도체 양자점(Quantum Dot)은 지름이 2~10 ㎚ 크기인 반도체 결정으로, 화학적 합성 공정을 통해 만들어지는 것으로 같은 성분임에도 크기가 바뀌면 색깔이 바뀌는 특징이 있습니다.

LED와 OLED, 태양전지, 바이오 표시자, 바이오센서, 위조방지 인쇄 등의 성능을 획기적으로 향상시킬 수 있습니다.

한창수 박사

한국기계연구원 나노역학연구실 한창수 박사팀은 다중껍질 양자점이 포함된 복합체에 UV를 쬐어 양자점의 발광효율을 2배로 높이는 데 성공, 적은 양의 양자점만으로 고품질의 LED를 구현했습니다.

이번 기술 개발로 자연색의 70% 수준인 기존 LED의 색 선명도가 91%까지 높아졌습니다.

또 기존에는 미세한 색 표현이 어려워 제작 과정에서 불량 LED가 많이 생산됐으나 양자점을 이용하면 미세 색조절이 가능해 불량률도 낮출 수 있게 됐습니다.
  
반도체 양자점에 대한 국내외의 연구는 아직 초기단계에 있으며, 양자점 복합체를 자외선 처리를 통해 고효율의 형광 복합체로 제조한 것은 이번이 처음입니다.

현재까지 개발된 양자점 활용 LED 제작 기술은 많은 양의 양자점이나 광안정성이 떨어지는 단일껍질 양자점을 주로 활용했습니다.

낮은 광안정성은 실용화에도 어려움을 줬습니다.

그런데 이번 기술 개발로 양자점을 기존의 절반만 사용해도 목표 성능을 얻을 수 있게 됐습니다.
 

(a) 양자점 형광체를 이용한 고품질 LED 개략도 (b) 제조된 LED 사진 (c) 구동된 LED의 White Color 발광 결과 (CRI: 91, Color Temp: 4805 K)


이에 따라 LED를 포함해 향후 양자점이 포함된 모든 복합소재 이용 제품군의 성능을 극대화하고, 상용화를 앞당기는데 크게 기여할 것으로 보입니다.

UV를 조사하기 전과 후의 폴리머 안에서의 양자점 분포 (투과전자현미경 사진)모서리 그림은 양자점 복합체의 UV 조사 전후의 발광 사진


이 기술은 현재 국내 특허를 출원했고, 국제특허 출원도 앞두고 있습니다.

또 이번 연구결과는 재료 분야의 권위 있는 저널인 '어드밴스드 머티리얼스(Advanced Materials)' 온라인판에 게재됐습니다.

이번 연구는 지식경제부 산업원천 연구개발사업인 '나노양자점 형광체 기반 차세대 LED 모듈 개발사업'을 통해 이뤄졌고, 기업으로는 탑엔지니어링이 참여했습니다.

 양자점 복합체의 UV 조사를 통한 발광효율 향상

반도체 양자점(NQD; Semiconducting Quantum Dot)
: 원자가 10,000~1000,000 정도로 이루어진 Dot형태의 물질 (2~10nm)로 마치 원자 하나의 물리적 특성과 유사한 성질을 가지고 있으며, 광의 흡수 및 발광효율이 매우 높아 광학 분야에서 최근 가장 각광받고 있는 나노 크기의 신소재이다. 같은 성분임에도 크기만 바꾸면 아래와 같이 발광하는 파장이 달라져 다른 색의 빛을 발광하는 특징이 있다.

posted by 글쓴이 과학이야기

댓글을 달아 주세요

신약 개발은 오랜 시간과 대규모 자금이 소요되는 분야로써, 현재 세계적인 다국적 제약사들이 주도하고 있습니다.

지금까지의 신약 개발 과정은 무작위로 약물 타겟을 찾아가는 블라인드 스크리닝 방법을 사용하기 때문에, 고가의 장비와 인력, 시간이 투입돼야 합니다.

신약개발 과정 중 신약 타겟 및 신약 후보물질 개발에 소요되는 시간이 매우 길기 때문에, 신약 후보물질의 효과적인 검증이 진행되지 못하고 있는 것입니다.

이 기간을 최소화하고 분석효율을 극대화할 경우, 다국적 제약사에 비해 상대적으로 열세인 국내 신약개발 분야도 새로운 신약 후보물질을 다량으로 확보할 수 있게 될 뿐만 아니라 궁극적으로 신약개발 가능성을 획기적으로 높일 수 있습니다.

이와 관련한 '표적지향형 실시간 단백질-단백질 결합 분석 기술 (CUPID; Cell-based Un-/identified Protein Inteaction Discovery)'이 국내 연구진에 개발되고 특허까지 확보했습니다.

이 기술이 개발되기 전에는 단백질 결합분석이 시험관내 또는 제한적인 세포내 실험을 통해서만 확인이 가능했습니다.

이에 따라 이 기술을 통한 신약 후보물질 발굴이 본격 활용될 전망입니다.

한국기초과학지원연구원 생명과학연구부 이지원, 김수현, 김승일 박사 연구팀은 CUPID 및 이를 이용한 결합 저해제 발굴 기술을 개발했습니다.

김수현 박사

이경복 박사

이지원 박사



CUPID는 단백질간의 상호작용을 translocation module과 형광단백질의 움직임을 이용하여 실시간 검출이 가능한 능동형 기술로, 단백질 결합분석을 살아있는 세포에서 직관적으로 분석할 수 있습니다.

가. 단백질결합 및 결합저해 분석, a) 외부자극(PMA)에 의해 p53과 MDM2 단백질의 결합 유도 결과, b) 항암제(Nutlin-3)에 의한 p53과 MDM2 단백질의 결합 저해 결과,

나. 결합유도 및 경쟁적 저해효과 분석, (a) 외부자극(PMA)에 의한 FKBP12 단백질과 FRB 단백질의 비결합 확인, b) Rapamycin에 의한 FKBP12 단백질과 FRB 단백질의 결합 유도, c) FK506에의 Rapamycin에 의해 유도된 FKBP12와 FRB 단백질의 결합 저해 분석 결과.



이는 기존 기술들의 한계인 형광체 간의 수동적 상호작용을 완전 배제한 기술로, 위양성(false-positive) 없이 결합여부를 확증할 수 있는 기술로 인정받고 있습니다.

CUPID을 활용하면 약물타겟에 대한 신약 후보물질을 발굴하거나 곧바로 설계를 진행함으로써 국내 연구자 및 신약개발을 진행중인 제약산업 전반에 효율적인 방법으로 사용될 전망입니다.

기초과학연구원은 이번에 개발된 신기술의 특허 등록을 완료하고 주요 다국적 제약사들과의 기술이전에 관한 논의를 진행하고 있습니다.

황정미 연구원

또 이 기술을 이용해 골다공증과 관절염을 표적으로 하는 화합물 라이브러리 스크리닝 및 표적지향형 항암제 개발에 착수한 상태입니다.


한편 이번 연구결과는 'Angewante Chemie Intl Ed誌; '의 1월호 인터넷 판에 게재됐습니다.
(http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201005333/abstract)

※ 논문명 : Direct Monitoring of the Inhibition of Protein?Protein Interactions in Cells by Translocation of PKCδ Fusion Proteins


posted by 글쓴이 과학이야기

댓글을 달아 주세요

prev 1 next