바웬디·브루스·예키모프 수상

조명·의학 등 다양한 분야 응용
123년 역사상 사전 노출은 처음

2023년 노벨 화학상은 양자점(퀀텀닷) 발견과 발전을 이끈 과학자들에게 돌아갔다.

스웨덴 왕립과학원 노벨위원회는 4일(현지시간) 올해 노벨 화학상 수상자로 프랑스계 미국 과학자 문지 바웬디(62) 미국 매사추세츠공대(MIT) 교수, 루이스 브루스(80) 컬럼비아대 교수, 러시아계 과학자 알렉세이 예키모프(78) 나노크리스털스 테크놀로지 박사를 선정했다고 발표했다.

노벨위원회는 “이번 수상자들은 나노 과학에서 가장 작은 요소인 양자점을 발견하고 발전시켜 TV를 비롯한 각종 디스플레이와 발광다이오드(LED) 조명은 물론 의사가 신체에서 종양 조직을 제거할 때 사용하는 등 활용도를 넓히는 데 이바지했다”라고 수상 업적을 설명했다.

양자점발광다이오드(QLED) TV의 핵심 기술인 양자점은 1980년대 초 미국 벨연구소 연구원이었던 브루스 교수와 예키모프 박사가 1983년과 1984년 ‘화학물리학 저널’에 아주 작은 반도체 결정을 발견했다고 발표하면서 알려졌다.

양자점은 수백에서 수천 개의 원자가 뭉친 덩어리지만 지름이 10㎚(나노미터·10억분의1m) 이하로 작아 양자 구속 효과를 포함한 다양한 양자역학적 특성을 나타내는 물질이다. 별도의 광원이 없어도 전압을 주기만 하면 스스로 빛을 낼 수 있어 발견 초기부터 디스플레이 재료로 주목받았다. 양자점의 가장 큰 장점은 재료 조성을 바꾸지 않고 결정 크기를 조절하는 것만으로 원하는 색을 얻을 수 있다는 것이다. 지름이 작을수록 푸른빛이 강해지고 커질수록 붉은빛이 나오는 식이다.

1993년에는 바웬디 교수가 습식 합성법을 개발해 좀더 효율적인 양자점 제작이 가능해지면서 연구가 활기를 띠었다. 보통 독성을 나타낼 수 있는 카드뮴이나 셀레늄 같은 재료로 양자점을 만들었지만 최근에는 비독성 물질을 이용한 연구도 활발하다. 아울러 태양광 발전이나 바이오이미징까지 다양한 응용이 시도되고 있다.

이번 화학상 수상자들은 상금 1100만 스웨덴크로나(약 13억 6477만원)를 3분의1씩 나눠 받는다. 노벨상 시상식은 알프레드 노벨의 기일인 12월 10일이 낀 ‘노벨 주간’에 스웨덴 스톡홀름(생리의학·물리·화학·문학·경제상)과 노르웨이 오슬로(평화상)에서 열린다.

이날 화학상 수상자 명단이 공식 발표에 앞서 유출되는 해프닝도 있었다. 노벨위원회는 스웨덴 현지에서 오전 11시 45분 수상자를 호명할 예정이었지만 왕립과학원의 실수로 2시간 40분 전에 보도자료 이메일이 전송되면서 명단이 공개됐다. 123년 노벨상 역사상 수상자가 발표 전에 노출된 것은 이번이 처음이다. 노벨위원회는 즉각 수상자가 선정되지 않았다고 해명에 나섰고, 수상자가 바뀌거나 발표가 연기될 것이라는 예상도 있었지만 예정된 시간에 알려진 명단 그대로 발표됐다.