광화학소재연구회

단백질이나 신경 섬유 등의 생체 재료를 사용하여 전자 디바이스를 저렴한 가격으로 제작하기 위한 기술 개발 분야에서 또 하나의 중요한 연구 성과가 발표되었다. 일본 동경공업대학 오까하타 요시오(岡畑恵雄)교수의 연구 그룹은, 생체의 유전 정보를 가지고 있는 DNA를 사용하여 유기 EL(electroluminescence) 소자를 제작하고, 이 소자의 발광 특성을 확인하였다. 오까하타 교수에 의하면, DNA를 이용하여 EL 발광을 실증한 것은 이번이 세계 최초라고 한다. DNA를 사용하면, 유기 EL 소자를 저렴하게 제작할 수 있는 가능성이 있다. 진공 장치가 불필요한 스핀코팅 방법을 이용하여 도포법만으로 발광층을 형성할 수 있기 때문이다. 유기 EL용으로 새로운 재료를 사용해야 하기는 하지만, 재료의 비용은 kg당 10만원 정도로 기존의 발광 재료와 비슷한 수준이다. DNA를 사용하여 전자 디바이스를 제작하고자 하는 시도는 10년 정도 전부터 활발하게 이루어져 왔다. DNA가 반도체에 가까운 전기전도도를 갖는다는 것을 알게 된 것이 계기가 되었다. 하지만 발광 소자에 응용한 경우는 지금까지 없었다. DNA가 유기 용매에 잘 녹지 않기 때문에, 발광 재료로 이용하는 데 꼭 필요한 박막화가 어려웠기 때문이다. 따라서 연구 그룹은 DNA 중의 친수기를 지질(脂質)로 치환하는 방법으로 DNA를 유기 용매에 녹기 쉬운 재료로 변형하는 데 성공하였다. 이 DNA를 유기 용매에 녹여 색소를 추가하고, 유리 기판 상에 준비된 ITO 전극 위에 스핀코팅법으로 도포하였다. 유기 용매는 스핀 도포의 과정에서 증발하고, 기판에는 최종적으로 DNA 박막 만이 남게 된다. 이러한 순서로 제작한 DNA 박막에 전극을 형성하여 3~5V 정도의 전압을 인가하면 발광 특성을 나타낸다. 발광의 색 범위는 400nm(청색)~600nm(등색) 정도이다. 현재의 기술 수준에서의 발광 강도는 기존의 유기 EL 소자의 1/100~1/10 정도로 약하며, 발광의 지속 시간도 1시간 정도로 짧은 편이다. 하지만, 색 범위나 발광 강도, 발광 지속 시간 등의 소자 특성은 DNA에 첨가하는 지질과 색소의 종류를 바꿈으로써 개선될 가능성이 많다고 한다. 오까하타 교수의 연구 그룹은 현재, DNA가 광을 전기로 변환하는 성질이 있는가에 대해서도 연구 중이다. 만약 이러한 성질이 있는 DNA 재료를 찾아낸다면 태양전지에도 이 기술을 응용할 수 있을 것으로 보고 있다. 정보출처 Nikkei Microdevices, 2006년 7월호, p.7 [KISTI '06.7.10]