2014. 7. 16. 12:39ㆍ과학 이야기
플렉서블 나노 픽셀 이미지 By Jonathan Webb, 10 July 2014 Last updated at 14:22, BBC News 사람 머리카락 한 올도 안 되는 폭 0.07mm 안에 그려진 이미지. 과학자들이 수 마이크로미터 두께의 플렉서블(flexible) 초고해상도 디스플레이 특허를 출원했다. 이들은 전류를 흘려주면 화학적으로 두 가지 상태를 오가는 상변화 소재로 된 극소형층(minuscule layer)을 사용했다. 이것을 투명한 전극 사이에 샌드위치처럼 두고 그들은 폭 300nm 밖에 안 되는 픽셀을 만들고 사람 머리카락 한 올도 안 되는 폭 안에 이미지를 생성했다. 이 디자인은 저널 네이처에 발표되었는데, 웨어러블 기술이나 스마트 콘택트렌즈, 혹은 접을 수 있는 스크린에 유용할 것이다. 이번 연구를 이끈 옥스퍼드 대학의 해리쉬 바스카란(Harish Bhaskaran) 교수에 따르면,이 디스플레이가 응용되려면 앞으로 적어도 5년 정도는 걸릴 것이라고 한다. 그러나 바스카란 교수가 아는 한, 연구팀이 생성한 이미지의 해상도는 최고 수준일 것이라고 한다. 100 내지 200 나노미터 해상도에 근접하는 기술을 본 적이 없다고 그는 말한다. 상변화 소재는 보통 열관리 분야에 사용되는데, 분자 구조에 질서가 있는 고체 상태와 분자 구조가 무질서한 비정형 상태 사이를 오가면서 열을 흡수하거나 방출하기 때문이다. 상변화와 함께 광학적 성질도 변하므로 재기록 가능한(rewritable) DVD 같은 데이터 저장 장치에서 유용하게 사용된다. 새로운 디자인의 열쇠는 이 같은 상변화 소재로 아주 얇은 층을 만드는 것이다. 소재는 게르마늄과 안티몬, 그리고 텔루르를 포함하는 합금인 게르마늄 안티몬 텔룰라이트(Ge2Sb2Te5), 혹은 GST라 줄여서 부른다. DVD 데이터 링(ring)을 1과 0으로 인코딩하는데 GST를 사용하는 대신, 바스카란 교수팀은 GST를 두 장의 투명한 도체 소재의 층(layer) 사이에 샌드위치처럼 끼워 넣어0.0002mm도 안 되는 3층 구조를 만들었다. 그리고는 GST 픽셀 하나하나에 전류를 흘려 이미지를 그려넣었다. 전류는 GST로 하여금 두 상태 사이를 스위칭 하도록 만들어 색을 변환시킨다. 이 같은 방법으로 연구원들은 여러 장의 마이크로 이미지를 만들었다. 연구팀은 반투명의 플렉서블 필름을 만들었다. 그들은 샌드위치 바깥층의 두께를 달리하여 또 다른 색변화를 생성하는 기술도 보였다. 아직 화소의 움직임은 구현되지 않았지만 그러나 연구팀은 앞으로 얇고 고해상도의 차세대 플렉서블 디스플레이 개발 가능성이 있으므로 특허를 출원하였다. 바스카란 교수에 따르면 이번 디스플레이의 기능 구현부가 매우 얇다는 점이 대단하다고 한다. 매우 얇기 때문에 실질적으로 비침투성(non-intrusive) 디스플레이가 될 수 있는데, 이는 전자회로부를 멀리 둘 수 있기 때문이라고 한다. 이와는 대조적으로 현재의 LCD 디스플레이는 픽셀의 색상을 변환하려면 스크린 바로 뒤에 트랜지스터가 필요하다. 펜 안에서 스크린을 꺼낼 수 있고, 필요한 전자 회로는 펜 내부에 갖춰져 있는 그런 펜을 생각해 볼 수도 있다고 바스카란 교수는 말했다. 다른 응용 가능성으로 스마트 글라스나 콘택트렌즈, 혹은 이 기술이 빛의 픽셀을 전기적 펄스로 변환토록 바뀔 수 있다면 인공 망막까지 가능하다. 이 디자인은 또한 에너지 절약에도 크게 기여할 수 있다. 한 번 설정된 픽셀은 변화(상변화)하기 전까지 그 상태를 유지하기 때문이다.
150x150x300nm 픽셀의 잘 알려진 옥스퍼드의 랜드 마크 이미지. 대부분의 LCD와는 달리, 모든 픽셀을 끊임없이 리프레시(refresh, 재생)할 필요가 없다. 실제로 변화가 있는 픽셀만 바꾸면 된다고 선임저자 페이만 호세이니(Peiman Hosseini)는 말했다. 이 기술을 기반으로 만든 모든 디스플레이는 아주 작은 에너지만 소모하게 될 것이다. - 네이버 블로그 <Physics of Dream>hansyoo 님의 글 중에서 전제..... |
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