고려대 연구팀, 반도체·금속 성질 동시에 지닌 나노입자 개발

[이데일리 강민구 기자] 국내 연구진이 양자 플라즈몬 공명 연구의 돌파구가 될 나노입자를 개발했다. 양자 플라즈몬 공명은 반도체 나노결정 물질의 광학적 성질과 표면 플라즈몬 공명으로 대변되는 금속 나노결정 물질의 광학적 성질이 공존하는 현상을 뜻한다.

정광섭 고려대 교수.(사진=고려대)

한국연구재단은 정광섭 고려대 화학과 교수 연구팀이 반도체·금속 하이브리드 성질의 셀레늄화 은 반도체를 개발하고, 이 나노입자의 양자점에서 양자 플라즈몬 공명 현상을 규명했다고 22일 밝혔다.

반도체와 금속의 중간체적인 성질을 지닌 물질은 반도체와 금속의 특징이 모두 나타난다. 물질 변화를 이해하는 좋은 대상이다. 이 물질을 입증하려면 반도체와 금속의 하이브리드 성질이 공존하는 양자 플라즈몬 공명 현상을 확인해야 한다.

이러한 현상 연구는 금속 입자를 작은 크기로 줄여서 연구해왔다. 하지만 표면 외에는 성질을 변화시키기 어렵고, 반도체 특징을 볼 수 있을 만큼 전자밀도를 줄일 수가 없었다.

이에 연구팀은 자가도핑 방법을 이용했다. 양자화된 에너지를 가지고 있는 물질의 전도대에 있는 에너지 준위에 전자를 채워 물질의 전자 밀도를 높이는 도핑 방법으로 양자 플라즈몬 공명 현상을 규명했다.

이번 연구는 셀레늄화 은 반도체 나노입자에서 양자 플라즈몬 공명 현상을 구현해 이를 연구할 수 있는 새로운 플랫폼 물질과 그 현상을 이해하는 모델을 제시했다는 데 의미가 있다.

정광섭 교수는 “기존에 보고된 반도체나 금속입자에서 발견되지 않았던 물질의 광학적, 물리적 성질을 관찰해 기쁘다”며 “이번에 보고한 물질과 유사한 구조를 지닌 자가도핑된 시스템에서도 새로운 성질이 발견될 것으로 기대한다”고 했다.

연구 결과는 나노과학기술 분야 국제학술지 ‘ACS Nano’에 지난 12일자로 게재됐다.