차세대 디스플레이로 흔히 거론되는 QLED 디스플레이, 자주 들어보셨죠? 퀀텀닷*(양자점, QD)은 이 QLED의 주원료예요. 발광 및 전기적 특성을 자유롭게 조절할 수 있어 차세대 전자 소자로 주목받고 있죠. 퀀텀닷을 이용하려면 표면을 용액으로 균일하게 코팅하는 과정을 거쳐야 해요. 잉크젯 프린팅 기술을 이용한 반도체 패터닝*과 비슷한데요. 용액 상태의 잉크로 반도체 기판 위에 회로를 그리듯이, 용액으로 퀀텀닷을 코팅함으로써 원하는 형태의 전자 소자를 만드는 거죠. 이때 가장 중요한 것은 잉크가 특정 부분에 몰리지 않고 균일하게 코팅되는 겁니다.

여기서 커피링 효과라는 문제가 발생하는데요. 액적(유체 방울)이 고체 표면 위에서 마르면, 액적표면의 상대적인 증발률 차이로 방울 가장자리를 따라 진한 자국이 남아요. 그 모습이 커피가 마른 자국을 닮아 커피링 효과라고 합니다. 퀀텀닷을 코팅할 때, 커피링 효과로 퀀텀닷 가장자리가 불균일하고 두껍게 코팅되면서 품질 저하를 초래해왔어요. 그러나 최근 한 연구팀이 커피링 얼룩을 소멸시키는 데에 성공했어요.

방법은 이렇습니다. 증발률이 서로 다른 용액 2가지를 섞어 새로운 잉크를 만들고, 일시적으로 밀폐된 공간에서 액적이 증발하도록 해요. 증발률이 커서 먼저 증발하는 용액의 증기가 밀폐된 공간 안에 갇혀, 남아있는 액적 표면과 반응하면서 액적의 표면장력 차이를 일으켜요. 이 때문에 연속적인 용질성 마랑고니 효과*가 발생하면서 액적이 강하게 섞이고, 액적 표면의 상대 증발률이 균일해져요. 균일한 증발률을 가진 액적은 얼룩 없이 완전히 증발하게 됩니다.

그동안 커피링 효과를 줄일 수는 있었지만, 아예 없앨 수는 없었죠. 커피링 효과의 소멸에 성공한 이번 연구 결과가 더욱 고무적인 이유입니다. 연구팀은 퀀텀닷 디스플레이 소자 생산을 위한 후속 연구를 진행하겠다고 밝혔어요. 디스플레이, 태양광전지 패널 등 새로운 퀀텀닷 유연 전자 소자의 탄생을 기대합니다.