고려대, 염료 없이 선명한 구조색 안료 개발

금·셀레늄 나노입자로 색순도 높여 … 잉크·컬러필터로 구현

고려대학교 연구진이 염료를 쓰지 않고도 선명한 색을 낼 수 있는 나노안료를 개발했다.

고려대 KU-KIST융합대학원·융합에너지공학과 이승우 교수 연구팀은 금과 셀레늄으로 만든 나노입자를 이용해 기존보다 선명한 구조색을 구현했다고 8일 밝혔다.

구조색은 나비 날개나 공작 깃털처럼 물질의 미세한 구조가 특정 파장의 빛을 반사해 색을 내는 방식이다. 일반 염료와 달리 색소 분자에 의존하지 않아 색이 바래는 문제를 줄일 수 있다는 장점이 있다.

다만 기존 구조색 안료는 여러 파장의 빛에 함께 반응해 특정 색을 선명하게 구현하는 데 한계가 있었다.

연구팀은 금 나노입자를 셀레늄으로 감싸는 구조를 만들어 두 물질이 빛에 반응하는 과정이 서로 영향을 주도록 했다. 이를 통해 특정 파장의 빛을 더 선택적으로 반사해 색의 선명도를 높이고 표현 가능한 색의 범위도 넓혔다.

연구팀은 개발한 안료를 물 기반 잉크로 만들어 만년필에 넣고 빈센트 반 고흐의 ‘별이 빛나는 밤’을 종이에 그렸다. 또 자외선으로 굳는 수지에 섞어 빨강·초록·파랑을 구현하는 254ppi 컬러필터도 제작했다.

색의 안정성도 확인했다. 약 8개월 동안 실내에 보관한 나노입자와 그림, 필름에서는 눈에 띄는 색 변화가 나타나지 않았다. 자외선 조사와 가열·동결 시험에서도 광학적 특성이 비슷하게 유지됐다고 연구팀은 설명했다.

다만 영구적인 색 보존이 입증된 것은 아니다. 실제 제품에 적용하려면 장기간 내구성과 제조 비용 등을 추가로 검증해야 한다.

연구팀은 이 기술이 도료와 인쇄 잉크, 장식용 코팅, 디스플레이용 광학 소재 등에 활용될 수 있을 것으로 보고 있다.

연구 결과는 국제학술지 ‘Advanced Materials’ 온라인판에 지난달 13일 게재됐다.