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젤을 이용한 발색-구조색 젤

전문가 제언: ○ 본고는 미크론 이하의 크기를 갖는 구형 실리카 콜로이드입자로부터 주형을 사용하여 색소를 사용하지 않고도 색을 가진 다공성 하이드로 젤의 합성, 발색의 원리, 응용에 관련된 사항을 소개하고 있다.

○ 구조색은 해파리, 해조류, 곤충, 열대어, 조류, 식물 등 매우 다양한 생물에서 관찰되며 생물의 유전과정에서의 역할에 대해서는 아직 명확한 결론은 없으나 이들이 보이는 색감은 염료, 안료 등이 나타내는 색감과는 크게 다르다. 구조색은 무생물계에서도 많이 발견되는데 보석인 오팔(opal)이나 진주의 독특한 색이나 광택은 모두 구조색이다.

○ 오팔은 실리카구가 주기적으로 배열된 구조를 가지며 가시광의 파장 정도의 굴절률을 가진 주기적인 구조를 갖고 있기 때문인데 이러한 이유로 나타나는 색을 구조색이라 한다. 그러므로 구조색은 그 구조가 조금만 변하여도 색이 변화된다. 금속과 같은 번쩍이는 광택이 있거나 보는 각도에 따라 색상이 변하는 경우도 있으며 특히 그 색상이 매우 선명하다. 오팔과 같은 콜로이드결정은 수백㎚주기로 굴절률이 다른 재질이 주기적으로 배열되어 있는 구조체로 반사광 사이의 간섭으로 특정 파장의 광의 통과를 방해하는 성질이 있어 특정 가시광 파장의 색을 나타낸다.

○ 내부에 굴절률이 다른 재료로 된 주기구조를 가진 콜로이드입자를 작게 한다면 색소를 사용하지 않고도 인공적으로 구조색을 발현할 수 있는 방법이 보고되었으며 현재 세계 각국에서 이에 대한 연구와 개발이 활발하게 진행되고 있다.

○ 이러한 구조색을 나타낼 수 있는 결정을 포토닉(photonic)결정이라 하며 임의의 파장의 광 전파를 제어하는 가능을 할 수 있는 재료로서 앞으로 IT나 BT와 같은 부분에서 첨단 고부가가치의 제품으로 대량 소비가 예상되는 스위치, 바이오 또는 화학센서의 재료로 주목받고 있다. 그러므로 우리의 IT나 BT 산업의 발전을 위해서는 이러한 분야에 대한 집중적인 연구투자가 필요한 것으로 믿어진다.

저자: Yukikazu Takeoka
자료유형: 학술정보