가시광선부터 근적외선까지 적응형 형광을 가진 친환경 미세구체 개발 연구

Seoul국립재료과학연구소(NIMS)의 과학자들은 빛의 색을 변화시킬 수 있는 작은 구슬을 개발했습니다. 이 구슬은 구연산과 폴리아미노산으로 만들어졌으며, 가시광선부터 근적외선에 이르는 다양한 색상으로 빛날 수 있습니다. 이러한 발전은 여러 가지 면에서 중요한 의미를 가집니다.

다음은 이 마이크로비즈의 주요 특징들입니다:

• 환경 친화적입니다.
• 식물 유래 재료로 만들어졌습니다.
• 빛과 비드 크기에 따라 다양한 색깔을 방출합니다.
• 위조 방지 및 생물학적 추적에 유용합니다.
• 비용이 적고 에너지 효율적으로 합성됩니다.

이 새로운 구슬은 환경에 해로운 금속을 사용하는 기존의 발광 장치와 달리 일반적인 식물 재료로 만들어졌습니다. 이전의 장치들은 얻기 힘든 희귀하고 비싼 원소를 자주 사용했습니다. 따라서 이 새로운 구슬은 환경 친화적인 선택이 됩니다.

MANA의 재료 나노 아키텍처 연구센터 내 나노 광자학 그룹의 과학자들이 알록달록한 구슬을 만들어냈습니다. 이 구슬은 구연산과 폴리아미노산을 가열하여 만들었으며, 구슬 내부의 작은 구조가 그을음이나 흑연과 유사하여 빨강, 파랑, 노랑, 근적외선 등 다양한 색으로 빛을 발할 수 있습니다.

하나의 구슬은 내부에 빛이 갇히는 방식 때문에 다양한 색의 빛을 방출할 수 있습니다. 구슬의 모양과 크기에 따라 빛의 색이 변하게 됩니다. 이러한 다양한 색상은 구슬을 위조 방지 잉크, 색이 변하는 페인트, 생물학적 시스템에서 구슬을 식별하고 추적하기 위한 형광 탐침으로써 유용하게 만듭니다.

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이 연구팀은 MANA의 광자 나노 공학 그룹을 이끄는 나가오 타다아키와 박사후 연구원 바룬 쿠마르 바르만을 포함했습니다. 또한 연구원 야마다 히로유키와 와타나베 케이스케가 함께 했습니다. 이 연구는 일본학술진흥회(JSPS)의 지원을 받아 수행되었습니다.

저는 이 마이크로비즈가 매우 중요하다고 생각합니다. 환경에 좋으면서도 첨단 기술로서의 균형을 유지하기 때문입니다. 이들이 발광하는 방식을 바꿀 수 있기 때문에 보안 및 의료와 같은 여러 분야에서 사용될 수 있습니다. 이러한 다재다능함은 미래 기술에서 일반화될 가능성을 높입니다.

저비용이면서도 에너지 효율적인 합성 방법이 중요합니다. 이러한 방법은 현재의 발광 물질에 비해 실용적이고 경제적인 대안을 제공합니다. 특히, 연구팀은 식품 첨가물이나 청량음료에 자주 사용되는 일반적인 물질인 구연산과 폴리아미노산을 활용하여 이 새로운 기술을 개발했습니다.

2024년 6월 13일에 저널 'Advanced Science'에 발표된 이 연구는 곧 이 마이크로비드가 더 많은 용도로 사용될 것임을 시사합니다. 구슬의 크기와 모양에 따라 빛을 조절할 수 있다는 점은 새로운 기회를 제공합니다. 게다가, 환경 친화적인 특성은 지속 가능성을 향한 세계적 흐름과 잘 맞아떨어집니다.