[이데일리 김응열 기자] 고려대는 물리학과의 주진수 교수 연구팀이 순수 유기 반도체가 스스로 규칙적으로 배열되는 ‘자기조립 결정 구조’를 이용해 차세대 디스플레이에 활용할 수 있는 초정밀 적색 빛을 구현했다고 27일 밝혔다.

차세대 디스플레이에서는 얼마나 선명한 색을 구현할 수 있는지가 중요하다. 기존 유기 발광 소재는 빛이 넓게 퍼지는 특성이 있어 색 정확도가 떨어지는 문제가 있었다. 이를 보완하기 위해 금속 첨가물이나 빛을 가두는 공진기 구조가 필요하지만 공정이 복잡해지는 한계가 존재했다.

연구팀은 이를 극복하기 위해 기존과 다른 방식으로 유기 반도체를 배열시키는 데 집중했다. 연구팀은 유기 반도체 물질인 ‘T2T’를 이용해 분자들이 스스로 일정하게 정렬되는 자기조립 미세결정 구조를 만드는 데 성공했다. 이 결정은 일반 유기 물질보다 규칙적인 배열을 이루고 있어 빛이 흐트러지지 않고 모일 수 있는 환경을 만든다.

연구팀은 이 구조에서 약 3나노미터(nm) 폭의 선명한 적색 빛을 관측하는 데 성공했다. T2T 분자가 특정 형태로 모였을 때 ‘엑시톤’(exciton·반도체에서 빛과 전기를 반환하는 양자 준입자)이 자체적으로 갇혀 정해진 적색 영역에서 안정적으로 빛이 나온다는 사실도 규명했다. 밝혀냈다.

주진수 교수는 “별도의 첨가 금속 원소나 공진기를 사용하지 않고 순수 유기 반도체 자체만으로 특정 색이 정확하게 나오는 현상을 구현한 경우는 드물다”며 “초고해상도 디스플레이와 홀로그래피, 차세대 광원 등 다양한 분야에서 새로운 기술적 가능성을 열 것”이라고 말했다.