화학공학과 배진혜 교수 연구팀, 자극감응형 형광 하이드로겔 구현

웨어러블 디바이스, 보안 디스플레이 등 활용 가능성 제시

사진설명. (왼쪽) 지동환 박사, 배진혜 교수

화학공학과 배진혜 교수가 이끄는 연구팀이 반딧불이의 형광 메커니즘을 모사한 차세대 자극감응형 형광 하이드로겔을 개발했다.

연구팀은 반딧불이의 발광 원리를 모사하여, 물과 온도 같은 자연 친화적인 자극에 반응해 형광성이 조절되는 새로운 하이드로겔 소재를 구현했다. 이 소재는 수분을 만나면 빛(형광)을 발하고, 온도가 높아질수록 더 밝은 빛을 내며, 자극이 사라질 시 빛을 잃는 가역적 형광 조절 기능을 갖고 있다.

개발 초기 단계에서 연구팀은 각 구성물의 역할을 구체적으로 가정하여 하이드로겔의 구조를 설계하고, 구성물의 존재 여부 및 비율을 조절해 형광성을 체계적으로 비교함으로써 우수한 자극감응형 형광성을 구현하는 방법을 정립했다. 특히, 하이드로겔은 3D 프린팅이 가능하여 다양한 형상의 형광 소재로 제작할 수 있으며, 연구팀은 비밀정보를 숨기고 드러내는 정보 암호화-복호화 디스플레이 등 폭넓은 응용 분야로의 활용 가능성도 제시했다.

배진혜 교수는 "이번에 개발한 하이드로겔은 단순한 형광 소재를 넘어, 다양한 자극에 민감하게 반응하고 반복적으로 사용할 수 있는 고성능 플랫폼으로, 향후 웨어러블 디바이스, 보안 디스플레이, 생체 센서 등 다양한 분야에 응용 가능성이 높다"고 밝혔다.

이번 연구 결과는 나노과학 분야 최고 권위의 학술지 ‘ACS Nano’에 ‘Firefly-Inspired 3D Printable Multi-Stimuli-Responsive Fluorescent Hydrogels with Adaptive Luminescence’라는 제목으로 2025년 6월 게재되었으며, 표지 이미지로도 선정되었다.

한편, 이번 연구는 우리  지동환 박사, 배진혜 교수와 캘리포니아 대학교 샌디에이고캠퍼스(UCSD, University of California San Diego) 연구팀이 공동으로 수행했다.