휘어질 수 있는 플렉서블 디스플레이 (Flexible Display) 와 함께 최근에 집중 연구 되는 것 가운데 하나는 휘어질 수 있는 얇은 플렉서블 회로 (Flexible circuit) 입니다. 매우 얇고 잘 휘어질 수 있는 전기 회로가 양산되면 여러가지 분야에 응용될 수 있는데 SF 영화나 만화에서 볼 수 있는 접을 수 있는 형태의 스마트폰은 물론 입는 형태의 전자기기 (혹은 옷감안에 회로를 내장), 체내나 피부에 이식하는 의료 보조 기기등 상상할 수 있는 분야는 무궁무진 하다고 할 수 있습니다. 다만 아직까지 저렴하고 효율이 높은 플렉서블 전자 회로를 대량으로 양산하기 힘들 뿐이라고 하겠죠.
펜실베니아 주립대학의 데이비드 킴 (David Kim) 을 비롯한 연구자들은 카드뮴 셀레나이드 (Cadmium Selenide) 의 나노 크리스탈 (Nanocrystal) 을 이용해서 매우 얇고 저전력의 전자 회로를 만드는데 성공했습니다. 이들이 개발한 회로는 나노 스케일로 얇고 휘어질 수 있는 특성외에도 매우 저전력에서도 작동이 가능해 미래 모바일 소재로 주목할 만 합니다.
이들은 휘어지는 플라스틱 시트 위에 몇차례의 과정을 거쳐 약 30 nm 두께에 불과한 전기 회로를 구성했는데 이들이 만든 카드뮴 셀레나이드 나노 크리스탈은 비결정성 실리콘 (amorphous silicon) 에 비해서 22 배나 전자를 빠르게 이동시킬 수 있다고 연구자들은 설명했습니다. 또 기존의 플렉서블 회로에 사용된 비결정성 실리콘은 섭씨 수백도의 높은 온도에서 가공해야 하는 어려움이 있으나 카드뮴 셀레나이드 나노크리스탈은 상온에서 가공이 가능해 양산이 더 용이하다는 장점도 있다고 합니다.
(이번에 개발한 카드뮴 셀레나이드 나노크리스탈 회로 Flexible circuit fabricated in the Kagan lab. (Credit: David Kim and Yuming Lai) )
물론 그럼에도 앞으로 양산까지의 과정은 험난할 것으로 예상되며 궁극적으로 양산화되는 플렉서블 회로가 어떤 형태와 소재가 될 것인지는 현재로썬 장담하기 힘듭니다. 여기에 대해서 많은 연구가 이루어지고 있기 때문이죠. 다만 이렇게 지속적인 연구를 진행하면 미래에는 종이처럼 접을 수 있는 회로나 디스플레이를 실제로 우리 주변에서 보게 되는 날이 있을 것으로 기대해 봅니다. 이 연구는 Nature Communications 에 기재되었습니다.
참고
Journal Reference:
- David K. Kim, Yuming Lai, Benjamin T. Diroll, Christopher B. Murray, Cherie R. Kagan. Flexible and low-voltage integrated circuits constructed from high-performance nanocrystal transistors. Nature Communications, 2012; 3: 1216 DOI: 10.1038/ncomms2218
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