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바젤 대학(University of Basel)의 연구진은 실리콘이 금 원자와 강하게 결합하도록 실리콘의 사슬을 짧게 변형시켰다. 높은 전기 전도성을 가진 금 원자들은 실리콘에 쉽게 결합되지 않는다. 이 연구는 금 원자와 실리콘이 강하게 결합되어서 플렉서블 전자 부품에 적용될 수 있게 만들었다. 매우 얇고 유연한 전극은 플렉서블 전자장치 부품에 필수적이다. 의료용 임플란트의 경우에, 생체 적합성을 가진 소재가 필요하다. 실리콘은 인체 조직과 탄성 및 탄력성이 유사하기 때문에 의료용으로 유망하다. 금은 우수한 전기 전도성을 가지고 있지만, 실리콘과 약하게 결합되어서 불안정한 구조를 만든다. 이번 연구진은 단일 금 원자를 폴리머 사슬의 말단에 결합시키는 방법을 개발했다. 이 방법은 실리콘 멤브레인 위에 안정적이고 균일한 2차원 금 박막을 형성할 수 있게 한다. 따라서 실리콘 고무 위에 초박형 전도성 층을 만들 수 있게 한다. 이 방법은 고진공 하에서 유기 분자와 금 원자의 열적 증발을 이용한다. 형성된 샌드위치 구조는 인간 근육과 유사하게 전기 에너지를 기계적 운동으로 전환시킬 수 있다. 실리콘 멤브레인은 전극 사이에 삽입된다. 그 후에 상대적으로 부드러운 실리콘은 전압에 따라서 변형된다. 실리콘 멤브레인은 몇 마이크로미터 두께를 가지고 있고, 원하는 변형에 도달하기 위해서 높은 압력을 필요로 한다. 이 새로운 나노미터 두께의 실리콘 멤브레인은 기존의 배터리를 통해서 작동할 수 있다. 이 소재는 인공 근육과 압력 센서로서 활용될 수 있을 것이다. 그러나 실제 제품으로 적용되려면 비용을 대폭 줄여야 할 것이다. 이 연구결과는 저널 Advanced Electronic Materials에 “Time-Resolved Plasmonics used to On-Line Monitor Metal/Elastomer Deposition for Low-Voltage Dielectric Elastomer Transducers” 라는 제목으로 게재되었다(DOI: 10.1002/aelm.201700073). |
