나노기술로 특정문양을 육안으로 관찰 가능한 위조방지 필름 개발

- 화폐, 고가의 상품, 여권, 주민등록증 등 활용분야 광범위

 

  고성능 스캐너와 프린터 기술의 발달로 지폐나, 여권 등 위조 발생 건수는 갈수록 늘고 있다. 이러한 범죄를 막기 위한 여러 가지 위조방지 기술이 있지만, 복제하기가 쉽거나 소비자가 쉽게 판독하기 어려운 문제가 있었다. 최근 국내 연구진이 저 비용으로 높은 보안성을 확보할 수 있는 위조방지 기술을 개발했다.

  한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 나노포토닉스연구센터 고형덕 박사팀은 적외선을 쪼여 진품여부를 감별할 수 있는 나노기술을 활용한 위조방지필름을 개발했다.  KIST 고형덕 박사 연구팀은 적외선을 가시광선으로 변환시킬 수 있는 상향변환* 나노형광체와 금속 나노와이어로 구성된 위조방지 필름을 제작하여, 적외선에 노출시키면 보다 효과적으로 특정문양이나 색을 육안으로 관찰 수 있음을 확인했다.
*상향변환(Upconversion) : 두 개 혹은 그 이상의 낮은 에너지 광자를 흡수하여 하나의 높은 에너지 광자를 방출하는 현상

  연구진은 금속 나노와이어에서 발생하는 플라즈몬* 특성을 이용하여, 적외선을 쪼였을 때 발생하는 가시광선의 발광 강도를 크게 증가시킬 수 있었다. 뿐만 아니라, 이 기술의 핵심은 개발한 위조방지필름을 한번 사용하고 나면 플라즈모닉 특성이 재현되지 않아서, 적외선을 다시 쪼여도 색 혹은 문양을 확인할 수 없다. 따라서, 진품의 인증 라벨을 복제하여 재활용 할 수 없는 고(高)보안성 위조방지기술이 될 것으로 기대하고 있다. 
*플라즈몬 : 금속 표면에 자유전자가 집단적으로 진동하여 발생하는 표면 전자기파

[그림] 위조방지 필름을 한번 사용하고나면 재사용이 불가능하다

  연구진은 개발된 위조방지 필름에 구성되는 금속 나노와이어 및 형광체의 특성이 제조환경에 매우 민감하고, 이들의 복합적인 구조에서 발생하는 가시광선 스펙트럼과 발광세기가 고유하여 복제 자체가 어려울 것으로 전했다. 고형덕 박사는, “해당 기술은 高보안성 위조방지기술임에도 불구하고, 낮은 비용으로 대면적 제작이 가능하여, 지폐를 비롯한 고가의 제품에 광범위하게 적용할 것으로 기대된다.”라고 밝혔다.

 

본 연구는 미래창조과학부(전담기관: 한국연구재단) 미래유망융합기술 파이오니어사업 스펙트럼제어 융합연구단(단장: 한일기 박사/KIST) 및 산업통상자원부(전담기관: 한국에너지기술평가원)의 에너지기술개발사업 지원과 한국과학기술연구원 기관고유사업을 통해 수행되었다. 연구결과는 재료공학분야 국제저명학술지인 Advanced Functional Materials紙(IF:11.382)에  11월 17일자 최신호에 게재되었다.

(논문명) Plasmonic Nanowire-Enhanced Upconversion Luminescence for Anticounterfeit Devices    
            - (제 1저자) 한국과학기술연구원 박기선 학연생
            - (교신저자) 한국과학기술연구원 고형덕 박사

Posted by KIST PR

댓글을 달아 주세요

수소-불소 플라즈마 도핑 기술을 이용하여 광발광 효율을

가역적으로 조절하여 기존에 검지되지 않던

암모니아 가스를 고감도로 감지 

  
   최근 국내 연구진이 광발광 효율을 대폭 향상시킬 수 있고 다양한 가스의 감지가 가능한 이차원(2D) 전이금속 칼코겐 화합물 반도체 제조 기술을 개발했다.
한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 센서시스템연구센터 전영민 박사팀은 수소-불소 플라즈마 기술을 이용하여 이차원 전이금속 칼코겐화합물의 광발광 효율을 크게 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 이를 가역적*으로 조절할 수 있는 기술을 개발했다.

*가역적 : 역과정이 순과정과 완전히 동일하게 일어나는 과정

   전이금속 칼코겐 화합물은 약하게 결합된 층상구조를 가지고 있어 그래핀과 유사하게 단일층으로 쉽게 분리될 수 있다. 이렇게 만들어진 이차원 전이금속 칼코겐화합물은 그래핀과 달리 반도체 특성을 가지고 있어 차세대 이차원 물질로 많은 연구가 이루어지고 있으나 낮은 광발광 효율로 인해 전자 및 광학 소자 개발에 어려움을 겪어왔다. 또한 이차원 전이금속 칼코겐화합물 반도체에서 광발광 효율은 엑시톤*의 발광과 관련이 있어 이를 가역적으로 조절할 수 있는 기술이 중요하나 지금까지는 이를 위하여 복잡한 구조의 전자 소자의 제작이 요구되어 왔다.
*엑시톤(Exciton) : 전자(電子)와 양공(陽孔)이 정전기력으로 결합하여 형성된 준입자

전영민 박사팀이 개발한 플라즈마 도핑 기술은 적은 양의 처리로도 이차원 전이금속 칼코겐화합물 반도체의 광발광 효율을 대폭 향상시킬 수 있을 뿐 아니라 복잡한 공정 없이도 쉽게 광발광 효율을 가역적으로 조절할 수 있다. 이는 상기 물질에서 광발광 효율이 전자 농도에 의존하여 변화하고 불소 원소가 높은 전기음성도*와 흡착 에너지를 가지고 있음에도 개발된 플라즈마 기술로 인하여 탈착 현상이 안정적으로 정밀하게 일어날 수 있기 때문이다.
*전기음성도 : 분자나 원자가 외부의 전자를 끌어 잡아당기는 힘의 정도

또한 연구팀은 새롭게 개발된 기술을 이용하면 이차원 물질의 전자 상태를 크게 바꿀 수 있기에 기존 이차원 텅스텐 칼코겐화물 반도체에서는 감지가 안 되었던 암모니아 가스를 고감도로 감지할 수 있다는 사실도 증명하였다. 이러한 센서의 응용은 기존에 감지가 되지 않았던 다른 n-형 가스*에도 적용할 수 있다. *n-형 가스 : 전자를 주는 성질을 지닌 가스

본 연구는 미래창조과학부(장관 최양희) 지원으로 KIST 기관고유 미래원천기술개발사업과 글로벌 프론티어사업으로 수행되었으며, 연구 결과는 재료과학 분야의 세계적 권위 학술지인 ‘Advanced Functional Materials’ 11월 8일자(Vol.26, No.42) 전면 표지논문(Front Cover)으로 선정되어 게재되었다.

 

 

 

 (논문명) Significant Exciton Brightening in Monolayer Tungsten Disulfides via Fluorination: N-type Gas Sensing Semiconductors
       - (공동 제 1저자)  한국과학기술연구원 전영인 박사
                                  한국과학기술연구원 김영희 박사
       - (교신저자)         한국과학기술연구원 전영민 박사

Posted by KIST PR

댓글을 달아 주세요

김세훈 박사팀 약물전달체용 고분자 나노입자 제조 성공

 

KIST 테라그노시스연구단 김세훈박사팀은 뇌 질환에 대한 화학약물이 효과적으로 전달될 수 있는 약물전달체용 고분자 나노입자 제조에 성공했습니다. 기사는 아래 링크에서 확인해보세요 ^^

 

[의학신문 기사보기  |  약사공론 기사보기]

 

(출처 : http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.v26.39/issuetoc, sited 10:22am, Nov.7. 2016)

Posted by KIST PR

댓글을 달아 주세요