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산화아연 나노구조의 성장과 응용

전문가 제언: ○ 산화아연(ZnO) 물질은 일반적으로 백색안료, 가황촉진제, 촉매, 사진재료, 형광체, 아연화 연고와 같은 의약품, 화장품 등으로 사용되어 오고 있어 우리 생활에 잘 알려져 있다. 특히 무해하고 280-400nm 파장대의 자외선을 흡수하기 때문에 금속과 고무의 보호코팅, 피부호호크림 등으로 상업 또는 산업적으로도 많이 활용되고 있다. 최근에는 나노기술의 발달로 ZnO의 새로운 응용분야에 대한 관심이 증폭되고 있다.

○ 산화아연은 II-VI 화합물반도체로서 띠간격(band gap)은 3.37eV로 넓고, 여기자결합에너지(exciton binding energy)는 60meV로 크며, 1.4~3.5nm의 여기자보아반경(exciton Bohr radius)을 갖는다. 최근에는 이러한 특성으로 인하여 ZnO는 특이한 구조적 일차원성(one-dimensionality)과 2차원에서의 양자구속효과(quantum confinement effect)를 가질 수 있기 때문에 나노선에 대한 연구가 활성화되어, ZnO 나노선은 광전자, LED, 염료감응태양전지에 등에도 적용된 바 있다.

○ 2000년대에 들어 나노기술의 비약적인 발달은 산화아연의 나노구조 개발에 대한 관심을 촉진 시켰고, 특히 바이오감지와 광전자 분야에 응용하려는 연구가 활발하게 진행되고 있는데, 독일, 미국, 일본 등이 이를 주도하고 있다. ZnO가 갖는 우수한 광전자적 특성과 생체적합성, 낮은 독성 등의 장점과 함께, 나노구조 형태와 조성을 조정하는 합성기술을 통하여 새롭고 창의적인 응용분야를 찾을 수 있다는 것이 관련전문가들의 일반적인 의견이다.

○ 한국은 산화아연 나노선과 나노막대를 수열합성법과 그 외 전기화학증착, 고주파 마그네트론 스퍼터링의 방법을 이용하여 제조하고, 주로 광전자 분야에 응용하고자 하는 기초적인 연구를 수행한 바 있다. 또한 생체 청각용 압전 음성센서 또는 H1N1 인프루엔자 A 바이러스 센서 등 바이오센서에 적용하려는 노력도 있다. 그럼에도 대체적으로 ZnO의 나노구조의 실현과 응용에 대한 관심은 저조한 실정이다.

저자: J.L. Gomez, O. Tigli
자료유형: 학술정보