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한양대학교 김경학 교수 연구팀이 계산과학적 방법론을 활용하여 기계발광소재의 메커니즘을 규명하였다.

한양대학교 김경학 교수팀은 한양대학교 화학과 최효성 교수 연구팀 및 영국 케임브리지대학교와 공동연구를 통해 기계적 자극을 빛 신호로 변환하는 미케노발광(Mechanoluminescence, ML) 소재 기반 차세대 고해상도 햅틱 센서 기술을 개발했다. 미케노발광 소재는 압력, 진동, 변형과 같은 외부 힘에 의해 자체적으로 빛을 내기 때문에 전력 공급이 필요 없는 차세대 압력 감응 센서로 주목받아 왔다. 그러나, 대표 소재인 ZnS:Cu (황화아연-구리 도핑체)는 본질적으로 발광 스펙트럼이 지나치게 넓어 색 신호가 겹치고 심각한 잡음이 발생하는 치명적인 단점이 있었다. 이로 인해 실제 햅틱 센서나 멀티 시그널 입력 장치에서는 청색과 녹색의 신호를 정밀하게 구분하기 어려웠으나 이에 대한 발광 메커니즘은 실험적으로 규명하기 어려워 신소재 설계에 어려움이 있어왔다. 김경학 교수 연구팀은 양자역학기반의 계산을 통하여 소재의 전자구조를 분석하고 이를 바탕으로 기계발광 메커니즘을 성공적으로 규명하여 국제학술지에 보고하였다.

이번 성과는 국제 저명 학술지「ACS Nano (ACS Nano 19, 39, 35027–35036 (IF=17.1)에 게재되었다.

(논문명: Defect localized mechanoluminescence model in copper doped zinc sulphide)