광운대 전자공학과 이지훈 교수 연구팀, 바이러스 및 박테리아 초기 탐지 가능한 포토디텍터 개발
광운대 전자공학과 이지훈 교수 연구팀, 바이러스 및 박테리아 초기 탐지 가능한 포토디텍터 개발
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순다쿤와 박사과정 연구원 / 이지훈 교수(오른쪽). (제공: 광운대학교)
순다쿤와 박사과정 연구원 / 이지훈 교수(오른쪽). (제공: 광운대학교)

그래핀 양자점 및 이산화티타늄 적용해 감도 및 응답속도 월등히 향상 시켜

극소량의 바이러스 및 박테리아 초기 탐지를 통해 바이오·센서 분야에 기여할 것으로 기대

[천지일보=김빛이나 기자] 광운대 전자공학과 이지훈 교수 연구팀은 전자공학과 순다쿤와 박사과정 연구원(제1저자)과 함께 메타표면 플라즈몬 하이브리드 나노입자 (HNP), 그래핀 양자점 (GQD) 및 이산화티타늄 (TiO2)을 통합한 하이브리드 UV(자외선) 포토디텍터를 개발하는데 성공했다. 향후 극소량의 바이러스 및 박테리아 초기 탐지를 통해 바이오·센서 분야에 기여할 것으로 기대된다.

11일 광운대에 따르면 포토디텍터(photodetectors)는 광검출기 또는 포토센서(photosensors) 라고도 불리는데 빛이나 기타 전자기파를 감지하는 소자로 빠른 응답, 저비용이 필수 요구사항으로 지금까지 다양한 재료 및 장치 디바이스 구조가 연구되고 있다.

포토디텍터 소자의 성능 향상은 광활성 이산화티타늄 층에 의해 캡슐화된 플라즈몬 나노입자에서 산란된 광자 및 메타표면 플라즈몬공명 유도전자의 효율적인 활용에 기인한다. 또한, 그래핀 양자점 및 이산화티타늄 적용으로 추가 광자흡수 경로를 제공했다.

이번 연구는 한국연구재단과 교육부가 추진하는 중견연구자 지원사업, 중점연구소, BK-21과 광운대학교의 지원으로 수행됐으며 연구 결과는 과학전문지 ACS Applied Materials & Interfaces (IF: 8.758) 2021년 1월 5일자 온라인 판에 ‘Hybrid Nanodevice Architecture exploiting the Photon Absorption Enhancement by Plasmonic Hybrid Nanoparticles, Graphene Quantum Dots and Titanium Dioxide for the UV Photodetector Application’라는 제목으로 게재됐다.

사진 설명: (a) GQD / TiO2 / HNP 하이브리드 포토디텍터상의 그래핀 양자점 (GQD), TiO2 층, PdAg 하이브리드 나노입자 (HNP)를 포함하는 하이브리드 나노아키텍처의 개략도. (b) 하이브리드 포토디텍터의 개략도. (b-1) TiO2 층, TiO2 / HNP 및 GQD / TiO2 / HNP의 AFM 표면 형태. (b-2) HNP, TiO2 / HNP, GQD / TiO2 / HNP의 UV-VIS-NIR 소광 스펙트럼. (c) UV 조명 하에서 다양한 포토디텍터의 광전류 반응. (d) GQD / TiO2 / HNP 하이브리드 포토디텍터 아키텍처에 대한 에너지 밴드 다이어그램의 개략도. (제공: 광운대학교)
사진 설명: (a) GQD / TiO2 / HNP 하이브리드 포토디텍터상의 그래핀 양자점 (GQD), TiO2 층, PdAg 하이브리드 나노입자 (HNP)를 포함하는 하이브리드 나노아키텍처의 개략도. (b) 하이브리드 포토디텍터의 개략도. (b-1) TiO2 층, TiO2 / HNP 및 GQD / TiO2 / HNP의 AFM 표면 형태. (b-2) HNP, TiO2 / HNP, GQD / TiO2 / HNP의 UV-VIS-NIR 소광 스펙트럼. (c) UV 조명 하에서 다양한 포토디텍터의 광전류 반응. (d) GQD / TiO2 / HNP 하이브리드 포토디텍터 아키텍처에 대한 에너지 밴드 다이어그램의 개략도. (제공: 광운대학교)


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