드렉셀 대학교와 서울대학교 연구진이 기존 기술의 한계를 뛰어넘는 신축성 유기발광다이오드(OLED)를 개발했습니다. 이 기술은 피부 부착형 센서, 웨어러블 디스플레이, 차세대 모바일 기기 등 혁신적 응용 분야로의 확장을 예고합니다.
연구팀은 신축성 엘라스토머와 유기 분자를 정교하게 조합해, 200% 변형에서도 균열 없이 안정적인 박막 형태를 유지하는 발광층을 구현했습니다. 또한 드렉셀 대학교에서 발견된 2D 소재 MXene(티타늄 카바이드)에 은 나노와이어를 결합해, 반복적인 신축에도 전기적 연결을 유지하는 투명 전극을 개발했습니다.
가장 큰 기술적 도전은? 고성능 엑시플렉스 호스트 분자들이 신축 시 결정화·균열되는 문제를 해결하는 것이었습니다. 엘라스토머 내성 삼중항 재활용 메커니즘으로 비복사 감손을 억제하고 인광 도펀트로 에너지를 효율적으로 전달하는 ExciPh 시스템을 개발했습니다.
작동 원리는? 엑시플렉스 호스트가 다리 역할을 해 삼중항 엑시톤을 재활용하고 인광 도펀트로 직접 전달합니다. 이는 신축성 소재의 본질적 한계를 극복하는 전략입니다.
향후 계획은? 완벽한 발광층만큼 중요한 것이 전극입니다. MXene 기반 전극의 신축성과 전하 주입 효율을 더욱 높이고, 태양전지, 센서, 표피 전자소자 등 다양한 신축성 소자로 응용을 확대할 예정입니다. 서울대 이태우 교수팀은 17% EQE 장벽을 넘어 더 높은 효율을 목표로 연구를 지속합니다.
MXene은 표면 종결기를 조절해 금속성에서 반도체, 초전도체까지 전기전도도를 조절할 수 있는 2D 소재군입니다. 수천 가지 화학적 조성이 가능해 기존에 불가능했던 기술들을 구현할 수 있습니다. 신축성 전자소자는 그 시작에 불과합니다.
연구자들에게: "자신을 믿고, 절대 포기하지 마십시오." — 유리 고고치 교수
본 연구는 Nature지에 게재되었습니다.
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