올해 노벨 화학상 바웬디·브루스·예키모프 3명 공동 수상

한스 엘레그렌 스웨덴 왕립과학원 노벨위원회 사무총장(가운데)이 4일(현지시간) 스톡홀름에서 2023년 노벨 화학상 수상자를 발표하고 있다. 전광판 사진은 올해 수상자인 문지 바웬디(왼쪽부터) 미국 매사추세츠공대(MIT) 교수, 루이스 브러스 미 컬럼비아대 교수, 알렉세이 에키모프 미 나노크리스탈 테크놀러지 전 수석과학자. ⓒ AP/뉴시스

올해 노벨화학상은 ‘퀀텀닷’(양자점)으로 불리는 나노미터(1㎚는 10억분의 1m) 크기의 아주 작은 반도체를 개발해 디스플레이 등의 발전에 공헌한 과학자 3인이 수상의 영예를 안았다. 특히 화학상 수상자 발표는 스웨덴 왕립과학원 노벨위원회의 실수로 공식 발표시간보다 몇 시간 일찍 수상자 명단을 유출하는 바람에 매우 어수선한 분위기 속에 진행됐다.

로이터통신 등에 따르면 노벨위원회는 4일(현지시간) 2023년 노벨화학상 수상자로 퀀텀닷을 연구한 문지 바웬디(62) 미 매사추세츠공대(MIT) 교수와 루이스 브루스(80) 미 컬럼비아대 교수, 옛 소련 출신의 알렉세이 예키모프(78) 미 나노크리스털 테크놀로지 전 수석과학자 등 3명을 선정했다고 밝혔다. 퀀텀닷이라는 이름을 처음으로 붙인 이 분야의 개척자 마크 리드 미 예일대 교수는 별세해 노벨상을 수상하지 못했다.

이들이 연구한 퀀텀닷은 나노 크기의 금속 또는 반도체 결정을 일컫는다. 입자 크기가 수㎚ 수준으로 작아지면 전기 또는 광학적인 특성이 이전 과학기술 세계에서는 보이지 않았던 변화를 일으킨다.

퀀텀닷은 특히 전압을 가하면 스스로 실제 자연색에 가까운 다양한 빛을 내는 성질이 있는 까닭에 차세대 디스플레이 소자로 각광받고 있다. 예컨대 금덩어리는 눈으로 보면 금색이지만 금 입자가 7㎚일 때는 빨간색, 5㎚일 땐 초록색, 3㎚일 땐 파란색을 띤다. 원자처럼 불연속적인 에너지 준위를 가지고 있는 덕분에 양자통신과 양자컴퓨터 등 차세대 양자 광원 개발의 핵심 기술로도 꼽힌다.

대표적인 기술이 ‘퀀텀닷 발광다이오드(QLED)’이다. QLED는 전압에 따라 스스로 다양한 빛을 내는 수㎚ 크기의 퀀덤닷을 쓴 디스플레이다. 삼성전자에서 생산하는 최신형 TV에 이 기술이 쓰인다. 이 기술은 몸 속 암 조직을 확인해 제거하는 의료 영상장비에도 활용된다. 자기공명영상(MRI) 촬영을 할 때 환자 몸 속에 넣는 조영제 용도로 사용할 수 있는 것이다.

예키모프 전 수석과학자는 1980년대 초에 유리를 활용해 퀀텀닷을 뽑아내는 기초 기술을 고안했고 이후 브러스 교수가 유체 안에서 떠다니는 입자 크기를 조정해 퀀텀닷의 기능을 통제하는 방법을 개발했다. 1993년 바웬디 교수는 기존 퀀텀닷에 화학적인 변형을 가해 공학적으로 잘 다듬어진 퀀텀닷을 만들었다.

노벨상위원회는 "수상자들은 나노 기술에 색깔을 더했다"며 "그들이 발견하고 개발한 퀀텀닷은 독특한 특성으로 디스플레이에서 빛을 선사할 뿐 아니라 화학반응을 촉매하는 역할도 한다"고 선정 이유를 밝혔다. 그러면서 “미래에는 퀀텀닷의 활용 범위가 더 넓어질 것”이라며 “부드럽게 구부러지는 전자장치와 초소형 센서, 더 얇은 태양광 전지 등에 활용할 수 있을 것으로 보인다”고 덧붙였다.

수상자에게는 상금 1100만크로나(13억 5000만원)가 주어진다. 상금은 공동 수상한 3명이 똑같이 나눈다. 앞으로 노벨상 수상자는 5일 문학상, 6일 평화상, 9일 경제학상 순으로 발표될 예정이다.