해외과학화제

교통신호등·실내등·평판디스플레이 등의 소재로 수명이 길고 효율이 극히 높은 발광다이오드(LED)를 사용하려는 많은 연구가 진행되고 있다.

뿐만 아니라 LED를 공기나 물에 존재하는 화학물질을 감지하는 센서로 이용하려는 연구가 미국 위스콘신대학 연구팀에 의해 진행됐다.

위스콘신대 연구팀은 LED에서 나오는 빛의 강도가 화학물질의 존재에 따라 어떻게 변하며 그 변화를 어떻게 검출장치로 해석할 수 있는가를 최근 「네이처(Nature)」지에 발표했다.

연구 결과는 컴퓨터 칩에 센서를 통합해 넣는 정확하고 저렴하며 대량생산이 가능한 방법을 제시한다는 의미에서 소위 「칩 상의 실험실」로 불린다.

센서를 보다 작고 적응성이 뛰어나도록 제작하는 움직임은 반도체산업에서 거스를 수 없는 추세다.

위스콘신대 화학공학 및 재료공학과 쿠에치(Kuech) 교수는 이번 연구를 통해 『환경 내에 존재하는 광범위한 물질에 화학적으로 민감한 매우 작은 광학 발광체와 감지기를 제조할 수 있다』고 밝혔다.

이번 연구는 같은 대학 화학공학과 교수인 엘리스(Ellis)가 과거에 수행한 화학물질의 노출에 의해 LED 발광을 바꿀 수 있다는 연구 결과에 기초한다.

쿠에치는 전기 및 컴퓨터공학자들과 연구팀을 구성해 동료인 엘리스 교수의 연구 결과를 새로운 유형의 센서에 적용했다.

연구팀은 우선 발광물질 구조의 표면을 바꿔 그것의 화학물질에 대한 감도를 향상시켰다.

다음으로 그것을 검출기 시스템에 가까운 칩에 통합시켰다.

연구팀은 결국 LED를 가격 대비 효율이 높은 컴퓨터 칩에 내장할 수 있고 광범위한 화학물질을 검출할 수 있는 간단한 화학 센서를 개발했다.

현재 연구팀은 프로세스의 최적화를 위해 LED 표면에서 일어나는 기초적인 화학반응을 더 잘 이해하려는 연구에 초점을 맞추고 있다.

<김원배기자 adolfkim@etnews.co.kr>