▲ (a)유기 광트랜지스터 소자 구조 모식도, (b-c)기계적 굽힘에 따른 유연함과 투명도를 나타내는 그림, (d)가시광 영역 투과도

국내 연구진이 셀룰로오스 소재를 기반으로 무독성, 유연의 특성을 가지고 폐기물은 자연분해까지 되는 유기 광트랜지스터를 개발했다.

한국연구재단은 주병권 고려대학교 교수 및 박준수 박사과정 연구원, 서정훈 뉴욕주립대학교 교수, 전영민 한국과학기술연구원 박사 국제공동연구팀이 셀룰로오스를 기반으로 생분해성 유기 광트랜지스터를 개발했다고 지난 8일 밝혔다.

유기 광트랜지스터란 유기물 반도체 물질을 사용해 빛에너지를 전기 신호로 변환하는 광소자이다. 사물인터넷 시대에 유기 광트랜지스터는 웨어러블 전자기기등 다양한 형태의 광 센서로 적용이 가능해 그 중요성이 더욱 강조되고 있다.

그러나 유기 광트랜지스터 제작에는 독성 물질·불투명한 전극이 사용돼 생체의료 기기에서의 활용이 제한적이다. 또한 버려지는 전자기기 폐기물에 의한 환경오염 문제가 있었다.

이에 연구팀은 유연한 유기 광트랜지스터의 장점을 유지하면서 독성이 없고 자연 분해될 수 있는 친환경적인 광소자를 개발했다.

개발된 소자는 나무의 주성분인 셀룰로오스 소재를 기반으로 목재 부후균에 의해 분해된다.

실험한 결과 47.22%의 무게 감소율을 보이고, 수개월 이내로 완전 생분해 됐다. 기존의 독성 물질이 무독성 유기 반도체로 대체됐다.

또한 투명전극을 이용해, 빛의 투과도도 우수하다. 특정 색깔의 빛(적색, 녹색, 파란색)이나 백색광을 쬐었을 때 광전류가 발생하는 것이 확인되어, 광센서로의 기능도 입증됐다.

주병권 교수는 “이 연구는 유연하고 투명할 뿐 아니라 생분해가 가능한 친환경적인 광센서 소자를 개발한 것”이라며, ”추후 다양한 형태의 곡면에서 고감도의 광 검출이 필요한 입을 수 있는 제품, 특히 생체공학 소재 개발에 사용될 수 있을 것으로 기대된다“라고 연구의 의의를 설명했다.

한편, 이 연구는 과학기술정보통신부·한국연구재단 기초연구사업(중견연구자) 지원으로 수행됐다. 나노분야 국제학술지 첨단광학소재(Advanced Optical Materials)지 뒤표지논문으로 5월 7일에 게재됐다.