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최근 다양한 코팅 기법을 이용해 목표물 표면의 성질을 제어하려는 연구가 진행되고 있다. 특히 기능성 나노 재료 패터닝을 통한 방식이 주목을 받고 있다. 이 중 금 나노 막대는 생체 적합성, 화학적 안정성, 비교적 쉬운 합성, 표면 플라즈몬 공명이라는 특성으로 유망한 나노물질로 주목 받고 있다.
금 나노 막대의 성능을 극대화하려면 증착 필름의 균일도와 금 나노 막대의 정렬도가 높아야 한다.
연구팀은 자연계에서 쉽게 추출할 수 있는 차세대 기능성 나노 물질인 셀룰로오스 나노크리스탈을 이용했다. 셀룰로오스 나노크리스탈 사분면 템플릿에 금 나노 막대를 공동 자가 조립해 균일하게 건조시켰고, 코팅 전체 면적에 환형으로 균일하게 정렬된 금 나노막대 필름을 개발했다.
이 필름은 기존 커피링 필름 대비 플라즈모닉 광학·광열 성능이 우수하게 나타났다. 가시광선 파장 영역대의 빛을 쏘는 것만으로도 방빙·제빙 역할을 할 수 있다는 사실도 증명했다.
김형수 교수는 “플라스틱·유연 표면 위에도 제작할 수 있기 때문에 외장재나 필름에 활용하면 스스로 열에너지를 발생시켜 겨울철에 문제가 되는 자동차 성에, 항공기 제빙, 주거 공간 유리창 등 다양한 분야에서 활용할 수 있다”며 “열에너지를 저장해 에너지 절약 효과를 줄 것으로 기대한다”고 말했다.
연구 결과는 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)’에 지난해 12월 8일자 온라인판으로 게재됐다.
