140개 이상의 특허를 보유한 학자, OLED 생성에 도움이 되는 자연 원리 공개

(댄 트리) - 광합성에서 양자 센서까지, 유기 반도체의 여정은 자연이 어떻게 기술 발전에 영감을 주는지 보여줍니다.

VinFuture Prize Council의 회장인 리처드 헨리 프렌드 교수는 "혁신과 유기 반도체"라는 과학 워크숍의 틀 안에서 하노이 과학기술대학교 학생들과 학술 교류를 가졌습니다.

이 글에서 그는 30년 이상 유기 전자 분야에 대한 연구를 진행해 온 자신의 여정을 공유하고, 이 분야가 재료 과학에 새로운 방향을 열어주는 이유를 설명합니다.

리처드 헨리 프렌드 교수가 하노이 과학기술대학 학생들과 이야기를 나누고 있다(사진: 미디어 센터).

유기 반도체 발견의 여정

프렌드 교수는 강연 초반에 유기 반도체에 대한 수십 년간의 연구 여정을 이야기했습니다. 그는 과학은 항상 놀라움으로 가득 찬 분야이며, 교과서 몇 페이지만으로 끝나지 않는다고 강조했습니다.

"과학의 세계는 항상 놀라움으로 가득합니다. 교과서를 읽으면 모든 것이 해결되었다고 생각하지만, 사실은 그저 허구일 뿐입니다. 실험실에 들어가면 아직 배워야 할 것이 무궁무진하다는 것을 알게 될 것입니다."라고 교수는 말했습니다.

프렌드 교수에 따르면, 중요한 이정표 중 하나는 35년 전 Nature 저널에 발표된 논문으로, 유기 발광 다이오드 분야의 기초를 마련한 것이라고 합니다.

이러한 기반을 바탕으로 전 세계 연구진은 유기 분자를 광원으로 사용한다는 아이디어를 점차 OLED 화면 기술로 전환해 오늘날 수많은 스마트폰과 TV에 등장하고 있습니다.

"스마트폰을 켜면 보이는 빛은 실리콘이나 갈륨으로 만들어진 것이 아니라 유기 분자에서 나오는 작은 다이오드에서 나옵니다. 우리는 일반적으로 유기 분자를 반도체로 생각하지 않기 때문에 매우 놀라운 일이었습니다."라고 그는 설명합니다.

프렌드 교수는 생명에 대한 관찰을 통해 자연과 연결지었습니다. 잎이 녹색인 이유는 햇빛을 흡수하여 화학 에너지로 전환하기 때문입니다. 광합성에서 광자가 흡수되면 전자가 원래 위치에서 벗어나고 정공이 남습니다.

그에 따르면, 이것은 전자 장치의 원형이며 자연에서 가장 작은 태양 전지입니다.

기술 토론에서 프렌드 교수는 학생들에게 유기 트랜지스터의 구조와 발광 트랜지스터의 개념을 소개했습니다. 이 장치는 양전하와 음전하를 채널에 동시에 주입하여 이들이 만나 들뜬 상태를 형성하고 빛을 방출하도록 합니다.

실험 결과에 따르면 전자와 정공은 유기 반도체에서 특정 거리만큼 이동할 수 있으며, 이는 실제 전자 부품을 만드는 데 충분하다는 것이 입증되었습니다.

식물로부터 유기 태양 전지 개발 학습

하노이 과학기술대학교의 많은 학생들이 세계적인 학자의 강연을 경청하고 있다(사진: 미디어 센터).

프렌드 교수는 자연 광합성에서 나아가 학생들을 또 다른 응용 분야인 유기 태양 전지로 이끌었습니다. 그는 녹색 식물이 분자 안테나 시스템을 통해 빛을 포착하고, 에너지를 반응 중심으로 전달하여 전하를 분리하는 방식을 설명했습니다.

과학자들은 이 원리를 벌크 헤테로접합 구조로 시뮬레이션합니다. 이 구조에는 두 종류의 물질이 혼합되어 있는데, 하나는 전자를 받아들이는 물질이고 다른 하나는 정공을 받아들이는 물질입니다. 이러한 얽힘은 수많은 경계면을 형성하여 전하를 분리하는 것을 더 쉽게 만듭니다.

이러한 소재 전략 덕분에 유기 태양 전지의 효율은 지난 10년 동안 빠르게 향상되었습니다. 프렌드 교수에 따르면, 유기 배터리 시스템은 현재 20%를 넘어 상용 실리콘 전지의 효율에 근접했습니다.

이 기술의 장점은 재료 비용이 낮고, 넓은 면적에 인쇄할 수 있으며, 다양한 표면에 장착할 수 있는 유연한 패널을 제작할 수 있는 잠재력이 있다는 것입니다.

자유 라디칼 물질과 양자 센서의 새로운 방향

최근 몇 년 동안, 프렌드 교수의 연구진은 삼중항 상태로 인해 발생하는 에너지 손실을 줄이는 새로운 접근 방식에 집중해 왔습니다.

그들은 특이한 스핀을 가진 분자인 자유 라디칼을 연구했습니다. 연구팀은 자유 ​​라디칼이 반응성을 띠고 불안정해지는 대신, 결정 격자 내에서 자유 라디칼을 안정화하는 방법을 발견했습니다.

또 다른 흥미로운 발견은 바이라디칼이라고 불리는 두 개의 스핀을 가진 분자 시스템에서 나왔습니다. 연구팀은 매우 약한 자기장조차도 방출되는 빛의 색상이나 강도를 크게 변화시킬 수 있음을 보여주었습니다.

프렌드 교수는 이를 간단한 실험 조건으로 활용할 수 있는 희귀한 양자 효과로 보고 있습니다.

그에 따르면, 이러한 현상은 새로운 바이오센서의 가능성을 열어줍니다. 매우 작은 크기의 자기장에 민감한 형광 염료 한 종류만으로도 과학자들은 생물학적 샘플의 과정을 더욱 정밀하게 모니터링하여 의학적 진단을 지원할 수 있습니다.

베트남의 혁신 생태계 기회

프렌드 교수님 외에도 3M Corporation 소속 과학자이자 VinFuture Prize 예비 위원회 위원인 제이슈리 세스 박사도 워크숍에 참여했습니다. 세계적으로 저명한 과학자들이 학생들과 직접 소통하는 것은 젊은 연구자들에게 매우 귀중한 기회로 여겨집니다.

제이슈리 세스 박사는 과학자들이 과학이 삶의 모든 측면에 존재한다는 것을 대중에게 알려야 한다고 생각합니다(사진: 미디어 센터).

하노이 과학기술대학교 부총장인 후인 당 찐(Huynh Dang Chinh) 부교수는 이 행사가 학교와 베트남의 연구 및 혁신 생태계를 촉진하는 데 기여한다는 점에서 중요성을 강조했습니다.

Chinh 씨는 "학교는 이러한 학술 교류를 통해 학생들에게 새로운 과학적 야망을 불러일으키고, 동시에 폴리테크닉 연구 그룹과 국내외 파트너 간의 협력 방향을 열어주기를 바랍니다."라고 강조했습니다.

하노이 과학기술대학교 부총장인 후인 당 찐(Huynh Dang Chinh) 부교수가 개회사를 했습니다(사진: 미디어 센터).

세계적인 과학자가 실험실에서 시작해 일상의 기술로 이어지는 여정을 직접 경험하며 들려주는 이 이야기는 재료 과학이 먼 미래가 아니라는 것을 보여줍니다. 과학은 아직 밝혀내야 할 것이 많으며, 젊은 연구자들은 세대를 거듭하며 미래를 향한 새로운 불꽃을 피울 기회를 가지고 있습니다.

VinFuture 2025 과학기술주간은 12월 2일부터 12월 6일까지 하노이에서 개최됩니다.

"함께 성장하고, 함께 번영한다"라는 주제로 올해 열리는 일련의 연례 국제 행사는 지식을 연결하고, 봉사하고자 하는 의욕을 불러일으키고, 세계에서 과학과 혁신을 촉진하는 중심지로서 베트남의 입지를 높이는 VinFuture의 사명을 계속해서 확고히 합니다.

이번 주에는 7가지 주요 활동이 포함됩니다. 감동적인 연설, 삶을 위한 과학 토론, VinFuture 미래 탐색 대화 시리즈, "과학의 손길" 전시회, VinFuture 시상식, VinFuture 2025 수상자 교류, VinUni 리더십 포럼: 고등 교육 혁신 컨퍼런스.

이번 행사의 하이라이트는 12월 5일 저녁 하노이 호안끼엠 극장에서 열린 VinFuture 2025 시상식이었습니다. 이 행사는 전 세계 수백만, 심지어 수십억 명의 사람들에게 긍정적이고 지속 가능한 영향을 미친 뛰어난 과학 업적을 기리는 행사입니다.

올해의 상은 주제에서 제시된 대로 "함께 성장하고, 함께 번영한다"는 가치를 인류에게 가져다주는 작품에 수여되며, 지성을 존중하고, 인류를 확산하고, 생명에 봉사한다는 VinFuture의 사명을 확인합니다.

출처: https://dantri.com.vn/cong-nghe/hoc-gia-hon-140-bang-sang-che-tiet-lo-nguyen-ly-tu-nhien-giup-tao-ra-oled-20251205120221454.htm