DGIST '페로브스카이트의 물에 의한 열화' 비밀 밝혔다

에너지공학과 양지웅 교수 연구팀

열화메카니즘 원자단위 실시간 관찰·규명

재료과학 학술지 Matter에 게재

[대구=뉴시스] DGIST 에너지공학과 양지웅 교수팀 (사진=DGIST 제공) [e-mail] *재판매 및 DB 금지

[대구=뉴시스] 박준 기자 = 대구경북과학기술원(DGIST) 에너지공학과 양지웅 교수 연구팀은 차세대 광전자 소재로 주목받는 페로브스카이트의 물에 의한 열화 메커니즘을 원자 단위에서 실시간으로 관찰하고 규명하는데 성공했다고 4일 밝혔다.

이번 연구는 페로브스카이트 소재의 안정성을 향상시켜 실용화를 앞당길 중요한 전략을 제시했다.



페로브스카이트는 LED, 태양전지, 광센서, 양자소자 등 다양한 광전자 소자에 활용될 차세대 발광 소재로 주목받고 있다. 뛰어난 발광 효율과 색 재현성을 지니고 있어 차세대 디스플레이 및 에너지 소재로 각광받고 있으나 물에 대한 취약성으로 인해 실용화에는 어려움이 있었다.

연구팀은 실시간 액상 투과전자현미경(in-situ liquid-phase TEM) 기법을 활용해 페로브스카이트가 물과 접촉할 때 발생하는 구조적 변화를 원자 단위에서 포착했다.

이를 통해 결정의 면(crystal facet)에 따라 물과의 반응 속도가 다르며 특정 표면이 선택적으로 용해되면서 기존 입방형(cubic) 구조가 점진적으로 구형으로 변형되는 과정을 실시간으로 관찰하는데 성공했다.



연구팀은 페로브스카이트 소재 표면의 열화를 억제할 수 있는 방안도 제시했다.

연구 결과 페로브스카이트와 강한 결합력을 갖는 리간드(ligand) 또는 소수성(hydrophobic) 고분자로 나노결정 표면을 보호하면 구조 변화를 효과적으로 억제할 수 있으며 전체적인 열화 속도 역시 현저히 감소하는 것으로 확인됐다.

양지웅 교수는 "이번 연구는 페로브스카이트의 물에 의한 열화 현상을 최초로 원자 단위에서 실시간 시각화 해 소재의 안정성 문제를 근본적으로 이해하는데 중요한 단서를 제공했다"며 "이번 연구 결과를 바탕으로 페로브스카이트 소재의 안정성을 획기적으로 향상시켜 상용화를 가속화할 수 있을 것으로 기대된다"고 밝혔다.

한편 이번 연구는 한국연구재단 나노 및 소재기술개발사업(소재글로벌영커넥트), 한국산업기술진흥원 한-미 국제공동기술개발사업, 삼성전자 미래기술육성센터의 지원을 받아 진행됐으며 DGIST, 로렌스버클리국립연구소, 포항가속기연구소의 공동연구로 수행됐다.

연구 결과는 Cell의 자매지이자 세계적 재료과학 학술지 Matter에 게재됐다.


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