카페인에 민감한 사람들을 제외하곤 커피는 하루에 1~2잔 정도는 마실 정도로 국민음료 수준이다. 간혹 커피를 마시다가 종이에 흘리거나 컵에 묻은 커피가 종이에 묻을 경우 커피 알갱이들이 커피 자국 바깥부분으로 모여 바깥 모양의 원형 얼룩이 생기는 ‘커피링’이 형성되는 것을 볼 수 있다. 국내 연구진이 일상생활에서 쉽게 관찰되는 커피링 효과를 이용해 유기 고분자 방향을 제어할 수 있는 기술을 개발해 주목받고 있다.

카이스트 화학과, 기계공학과, 울산과학기술대(UNIST) 자연과학부 공동연구팀은 커피링 효과를 이용해 반도체 고분자 구조의 분자 방향을 조절할 수 있는 기술을 개발했다고 17일 밝혔다.

사물인터넷(IoT)나 웨어러블컴퓨터에 이용되는 유연소자는 유연성이 특징인 유기반도체를 액체상태에서 고체인 박막으로 만들어 패턴을 형성시키는 기술이 중요하다. 문제는 용매가 증발할 때 유기반도체 분자 배열이 달라질 수 있어 원하는 특성을 가진 반도체로 만들기 어려운 상황도 많다.

이에 연구팀은 용매만 통과할 수 있는 소재로 만들어진 마이크로미터 크기의 벽을 만들어 벽 사이 공간에 유기반도체 용액을 채워넣었다. 연구팀은 벽 사이 공간 폭을 5마이크로미터(㎛), 10㎛로 다르게 하고 관찰한 결과 폭에 따라 용매 확산속도가 달라지고 분자배열도 변한다는 것을 관찰했다. 특히 폭이 좁을수록 용매 확산과 흡수가 빨라지며 수직 방향으로 유기고분자가 배열된다는 것을 확인했다.

이 같은 특성을 이용해 연구팀은 유기 트랜지스터를 만든 결과 전하이동성이 크게 나타난 것도 확인했다. 고분자 사이에 전하가 잘 이동할 수 있는 분자체의 실제적 거리가 가까워졌기 때문이다.

윤동기 카이스트 교수는 “이번 기술을 활용하면 유기반도체 고분자 배열을 다양한 방향으로 조절할 수 있기 때문에 유기반도체가 활용되는 디스플레이 소자, 광학소자, 화학센서 등 개발에 도움을 줄 수 있을 것”이라고 말했다.

유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr