[세종=뉴스핌] 이태성 기자 = 나노에서 미터 단위에 이르기까지 전자 소자에 적용되는 소재가 다양해지는 가운데 국내 연구팀이 3차원 구조체 제작 기술 개발에 성공했다.

한국과학기술원(KAIST)는 박인규 기계공학과 교수와 정준호 한국기계연구원(KIMM) 전략조정본부장 공동연구팀이 `차세대 3차원 나노구조체 인쇄 기술'을 개발했다고 4일 밝혔다.

공동연구팀은 신축 기판 위 2차원 나노구조체의 안정적 구현과 인쇄될 기판의 표면 마이크로 구조 설계를 통해 3차원 나노구조체를 인쇄할 수 있음을 처음으로 선보였다.

다양한 형상의 기판 위에 인쇄된 3차원 나노구조체 이미지. [자료=한국과학기술원(KAIST)] 2023.04.04 victory@newspim.com

현재까지 개발된 기계적 좌굴(buckling) 기반의 3차원 인쇄 기술은 2차원 구조체 전사 공정의 불안정성과 나노구조체 설계의 어려움으로 마이크로 단위보다 큰 3차원 구조체만 제작할 수 있다는 한계를 갖고 있다.

연구팀은 나노 스케일까지 안정적으로 2차원 구조체를 인쇄할 수 있는 나노전사 인쇄 기술과 신축 기판에 가해진 압축력에 의해 좌굴된 최종 형상을 예측할 수 있는 설계 기법을 개발해 차세대 3차원 나노구조체 인쇄 기술을 구현했다.

개발된 3차원 나노구조체 인쇄 공정은 유독성·폭발성 가스 감지를 위한 고성능 신축 가스 센서를 제작하는데 응용됐다. 이는 나노 스케일의 무기물 물질을 제작하고 실제 응용 소자에 적용할 수 있음을 보인 것이라 의미가 크다.

왼쪽부터 박인규 KAIST 교수, 정준호 KIMM 본부장, 안준성 KAIST 박사후연구원. [사진=한국과학기술원(KAIST)] 2023.04.04 victory@newspim.com

연구를 지도한 박인규 KAIST 교수와 정준호 한국기계연구원 박사는 "개발된 차세대 3차원 나노구조체 인쇄 기술은 나노구조체 제작 공정의 본질적인 문제인 낮은 범용성 및 디자인 다양성과 대량 생산의 어려움을 해결할 수 있을 것으로 기대된다"며 "추후 반도체 소자를 포함한 다양한 나노 전자 소자 제작에 활용될 수 있을 것ˮ이라고 밝혔다.

한편 이번 연구는 안준선 KAIST 기계공학과 박사후연구원이 제1저자로 참여했으며 국제 학술지 `네이처 커뮤니케이션즈' 2023년 2월 온라인판에 출판됐다.

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