기계/재료

단일층 그래핀에 대한 정량적 인장시험 구현

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홍콩시티대(CityU HK)/칭화대 연구팀은 공동으로 정밀 대면적 그래핀 전이, 샘플 형태 제어, 스트레인 로딩(Strain loading) 기술을 개발함과 아울러 이를 기반으로 주사전자현미경 실시간 관측 하에 단일층 그래핀에 대한 정량적 인장시험을 구현하였다. 해당 결과 및 실험기술은 동종 "슈퍼소재"의 실제 역학성능기준 제정에 일조함과 아울러 해당 고성능 재료의 다양한 영역에로의 응용을 촉진할 전망이다. 해당 성과는 "Nature Communications"에 게재되었다. 기존의 대량 이론적 계산에 의하면 단일층 그래핀은 매우 높은 탄성계수와 강도를 보유하는 등 광범위한 응용잠재력이 있는 "슈퍼소재"로 여겨지고 있다. 하지만 단일층 그래핀은 얇은 한 층의 원자만 보유한 구조이기에 그에 대한 정량적 역학실험을 수행하려면 해결해야 할 어려움이 적지 않다. 실험 결과, 인장 조건에서 화학기상증착으로 제조한 고품질 단일층 그래핀의 완전 가회복 탄성변형은 5%, 파괴 변형(breaking strain)은 약 6%, 탄성계수는 이론값에 근접하는 약 1,000MPa, 인장강도는 50~60MPa에 달했다. 연구팀은 실험을 통해 단일층 그래핀이 매우 양호한 탄성변형력을 보유함을 입증함으로써 격자 변형 제어를 위해 기반을 마련하였다. 기존의 연구는 일반적으로 그래핀의 이론적 성질 및 국지적 범위에서의 이상적 한계를 제시하였을 뿐 비지지(unbraced) 대면적 단일층 그래핀에 대한 인장시험은 사실상 수행한바 없다. 연구팀은 단일층 그래핀 실험의 어려움을 극복하고 최초로 실제 응용장면에 가까운 인장 조건에서 그 역학성질이 이론적 한계에 근접함을 실험을 통해 입증하였다. 현재 그래핀 산업응용과 관련해 국제기준 제정의 목소리가 높은 상황에서 해당 성과는 그래핀의 실제 역학성능기준 형성에 일조함과 아울러 관련 고성능 재료의 보다 향상된 항공기, 고속철 경량화 부품, 보다 강인(toughness)한 유연성 터치스크린 등 제조 분야로의 응용을 촉진할 전망이다.

초평탄 그래핀 박막 개발 성공

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난징대학교 물리학부 가오리보(高力波) 연구팀은 초평탄 그래핀 박막의 제어 가능한 성장을 구현함과 아울러 동 성장방법의 내재적 메커니즘 즉 양성자 보조 성장을 발견하였다. 이는 플렉시블 전자학, 고주파 트랜지스터 등 중요 연구영역에 널리 보급될 전망이다. 해당 성과는 "양성자 보조 성장 초평탄 그래핀 박막"이란 제목으로 "Nature"에 게재되었다. 화학기상증착법(CVD)에 의한 그래핀 성장은 현재 대면적, 고품질의 단결정 결정립 또는 박막 제조에서 가장 주요한 방법이다. 하지만 그래핀과 기질재료가 강결합작용으로 인해 그래핀 성장과정에서 주름이 생길 수 있다. 그래핀과 성장 매트릭스의 열팽창률 차이에서 생기는 CVD 그래핀 주름은 그 물리성질에 영향을 끼치는 주요 걸림돌이다. 이러한 현상은 대규모 균일 박막 제조를 제한함과 아울러 2차원 재료의 더한층 개발·응용을 방해한다. 연구팀은 대량 실험에 대한 종합분석에 기반해 고비율의 뜨거운 수소(H2)가 그래핀과 성장 매트릭스 간 결합작용을 일정한 정도로 약화시킴을 발견했다. 또한 이론적 시뮬레이션을 통해 그래핀과 구리 매트릭스 간 수소가 대농도, 고온 조건에서 양자 결합을 약화시키는 역할을 함을 발견했다. 뜨거운 수소 성분에서 양성자와 전자는 그래핀의 벌집격자(honeycomb lattice) 사이를 자유로이 오갈 수 있다는데 비추어 연구팀은 그래핀을 통과한 양성자와 전자가 일정한 확률로 재차 수소로 결합할 것으로 추정했다. 양성자 밀도를 증가시키는 것은 양자 결합작용을 약화시키는 핵심 경로이다. 연구팀은 수소 플라즈마(hydrogen plasma)를 이용해 주름진 그래핀 박막을 처리했다. 또한 고온 보조 조건에서 그래핀 주름을 점차 제거했다. 다시 말해 그래핀 성장시 수소 플라즈마를 도입해 성장시킨 그래핀은 완전 주름지지 않는다. 해당 그래핀 박막의 초평탄 특성으로 인해 그래핀 표면의 기타 물질 제거 특히, 그래핀 전이시 잔류한 전이매질 PMMA 청결이 쉬운 장점을 보유한다. 이외, 초평탄 그래핀 박막의 대형, 고품질 장점을 부각시키기 위해 연구팀은 2μm, 20μm, 100μm, 500μm 선폭에서 그래핀 양자홀효과를 측정했다. 기존 그래핀 양자홀 효과 발생시 최대 선폭이 50μm인데 비해 초평탄 그래핀 박막 양자홀 효과 발생 임계치 조건은 1μm 선폭에서 측정한 고유 그래핀과 거의 일치하였다. 더 중요한 것은 다양한 선폭 측정 플랫폼에서 발생한 임계치는 거의 변함이 없었다. 이는 주름을 제거해야만 대형 그래핀의 균질화, 고품질을 최대한 구현할 수 있음을 의미한다. 양성자보조 CVD법은 그래핀의 고유성질을 최대한 유지함과 아울러 향후 기타 종류 나노재료 제조에 보편성을 지닐 전망이다.

1000 ℃ 고온 불변형 발포세라믹 개발

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중국과학원 충칭(重庆)친환경지능기술연구소 연구팀은 보온, 보습, 방음 및 내화성을 보유할 뿐만 아니라 1,000 ℃ 고온에서도 변형되지 않는 친환경 발포세라믹을 개발했다. 새로 개발한 발포세라믹은 겉모양이 화산석과 매우 비슷해 보이고 표면이 거칠지만 무게가 아주 가벼우며 입방센티미터당 중량이 0.2 그램으로 물에 뜰 수 있다. 시험 결과 500 ℃의 알코올램프 고온에서 불이 붙지 않았고 반대쪽 온도는 40 ~ 50 ℃에 불과했다. 발포세라믹의 로스팅 온도는 800 ℃에 달하고 완제품은 1000 ℃ 고온에 견딜 수 있다. 기존에 건축 분야에서 널리 사용되고 있는 단열재료는 세라믹점토, 폐기물 슬래그 등을 원자재로 하는데 가격이 저렴하고 보온 효과가 있지만 대량의 유기재료를 함유하여 내화성이 없다. 연구팀은 5년간의 연구를 통해 발포세라믹 제조 과정에 유기-무기 발포 공법 및 공정을 추가하여 경량, 방습, 방수 및 보온 성능을 보유할 뿐만 아니라 고온 소성을 통해 내열성도 보유하게 함으로써 1,000 ℃ 고온 환경에서도 불연성 및 비변형성을 보유한 새로운 발포세라믹을 개발했다. 해당 발포세라믹은 기존 발포세라믹 고온변형 온도의 세계 기록을 갱신하였으며 발포세라믹의 안전성을 1단계 향상시켰다. 아울러, 산업화 달성을 위한 기술 공략을 통해 로스팅 온도를 초기 1,300 ℃에서 800 ℃로 낮춤으로써 고온 로스팅 과정에서의 공기 중 질소산화 과정을 제거하였을 뿐만 아니라 생산 과정에서 생성되는 질소산화물로 인한 산성비(acid rain)의 환경오염 문제를 해결하였고 소성 비용도 1/3 감소하여 해당 제품의 해외 의존도를 낮추었다. 발포세라믹의 구성성분을 조절하여 화력발전소 탈황탑에서 생성되는 대량의 희황산, 냉열 변화가 심한 온도 등 열악한 환경에 해당 세라믹을 적용할 수 있다. 또한, 초경량 밀도로 인해 장기간 수면에 부유할 수 있어 구명장비 또는 해상 양식과 재배 등 분야에 응용할 수 있다.

2차원 얼음의 존재 및 성장 메커니즘 최초 입증

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베이징대학교, 미국 네브래스카대학교 링컨캠퍼스(University of Nebraska-Lincoln), 중국과학원 연구팀은 공동으로 고해상도 qPlus형 원자힘 현미경(atomic force microscope) 기술을 이용해 최초로 2차원 얼음의 존재를 실험적으로 입증하였다. 아울러 그 형성 과정을 원자급 해상도에서 영상화함으로써 그 특이적 성장 메커니즘을 규명하였다. 해당 성과는 "Nature"에 게재되었다. 지난 100여 년 동안 발견된 얼음의 3차원 구조는 총 18종인데 그 중 가장 흔한 종류가 바로 날리는 눈꽃, 더위를 식히는 얼음덩이, 남극의 두터운 얼음층 등 육각형 얼음상(ice phase)이다. 하지만 자연계에 안정적 2차원 얼음이 존재하는지 여부를 입증할 확실한 실험적 증거가 없다. 연구팀은 온도, 수압 정밀 조절 하에 소수성 금 기질(Au substrate) 위에서 최초로 단일결정 2차원 얼음 구조를 성장시켰다. 또한 비간섭적 원자힘 현미경 이미징 기술을 2차원 얼음의 아분자급 해상도 영상화에 응용함과 아울러 이론적 계산을 결합시켜 그 원자 구조를 확정하였다. 연구 결과, 2차원 얼음은 2개 층 육각얼음이 무회전 적층되어 형성된 것으로 2개 층 사이는 수소결합으로 연결되며 각각의 물분자는 동일 층 물분자와 3개 수소결합을 형성하는 한편 위아래층 물분자와 1개 수소결합을 형성하는 관계로 모든 수소결합은 전부 포화되었고 그 구조 또한 매우 안정적이다. 다시 말해 독립적으로 존재할 수 있는 "자기포화(self-saturating)" 2차원 얼음이다. 이는 실험적으로 입증된 첫 번째 종류의 2차원 얼음 구조이기에 "2차원 얼음 I상"이라 명명하였다. 2차원 얼음이 어떻게 형성되는지를 확인하기 위해 연구팀은 2차원 얼음을 영하 153℃에서 영하 268℃로 급냉동시킴으로써 얼음 성장 과정의 일련의 중간상태를 동결시켰다. 이로써 안정적인 이미징을 구현함과 아울러 2차원 아이슬란드 톱니형 경계의 "가교"식 성장 및 팔걸이의자형 경계의 "파종"식 성장 메커니즘을 제안하였다. 해당 발견은 100여 년래 형성된 얼음상에 대한 전통적 인식에 도전장을 내밀었다. 2차원 얼음이 존재할 경우, 3차원 얼음은 표면을 따라 성장하기에 매우 견고하지만 2차원 얼음이 존재하지 않을 경우, 형성된 3차원 얼음과 표면의 접촉면이 매우 작아 쉽게 바람에 날려갈 수 있다. 따라서 2차원 얼음 구조에 근거한 더 목적성 있는 결빙방지재료 설계 및 개발이 가능하다. 그리고 2차원 얼음을 이용해 재료 사이 마찰을 줄일 수도 있다. 이외, 2차원 얼음은 일종의 특수한 2차원 재료로서 향후 고온 초전도성, 심자외선 탐지, 저온전자현미경 이미징 등 연구에 참신한 플랫폼을 제공할 전망이다.

고온/저온에 견디는 초경량 초탄성 소재 개발

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중국과기대 위수훙(俞書宏) 연구팀과 량하이웨이(梁海偉) 연구팀은 200만 라운드 압축 후에도 여전히 "초탄성"을 보유하여 변형되지 않을 뿐만 아니라 –100℃ ~ 500℃의 초저온/초고온에서도 견딜 수 있는 초경량형 신소재를 개발했다. 해당 성과는 "Advanced Materials"에 게재됐다. 경량성/강인성을 보유함과 아울러 고온/저온에 견딜 수 있는 "초탄성" 재료는 항공우주, 연체 로봇, 기계적 완충, 에너지 감쇠 등 분야의 이상적인 재료이다. 많은 재료는 그 중의 1가지 또는 몇 가지 특성을 보유하고 있지만 상기 모든 특성을 모두 보유한 재료는 매우 적다. 최근 탄소나노튜브와 그래핀으로 경량형 초탄성 재료 개발을 시도했지만 공법의 제한으로 밀리미터급 "소규모 물질"밖에 제조할 수 없고 크기를 증가시킬 경우 파손되는 현상이 나타난다. 그리고 자연계의 일부분 생물소재는 우수한 역학적 성능을 보유하고 있지만 순수한 유기물 또는 유기물/무기물 복합 구조이기에 일반적으로 매우 제한된 온도 범위에서 기능을 발휘한다. 예를 들면 인체 힘줄은 양호한 내피로성 재료이지만 인체 온도 범위 내에서만 정상적으로 기능을 발휘하며 나무는 가볍고 인성이 강하지만 고온에 견디지 못한다. 연구팀은 열분해 화학적 제어를 통해 구조생물재료를 흑연 탄소나노섬유 에어로겔 재료로 전환시키는 새 방법을 개발했다. 실험적 검증 결과, 해당 새 방법으로 재조한 신형 흑연 에어로겔 재료는 무게가 약 6mg/cm3이고 200만 라운드 압축한 후에도 초탄성을 보유하여 변형되지 않으며 –100℃ ~ 500℃ 온도 범위 내에서 초탄성 및 내피로성을 유지하는 등 우수한 성능을 보유하고 있다. 해당 신소재는 "대형", 대규모로 합성할 수 있을 뿐만 아니라 생물소재의 경제적 우위를 보유하고 있기에 항공 태양열 배터리, 슈퍼커패시터, 에너지 완충 및 센서 장치 등 분야에서 중요한 응용 전망이 있다.

초탄성 및 내피로성 보유 탄소 나노섬유 에어로겔 개발

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중국과학기술대학교 위수훙(俞书宏) 연구팀과 량하이웨이(梁海伟) 연구팀은 공동으로 열분해 화학 제어를 통해 구조생물 재료를 흑연탄소 나노섬유 에어로겔로 열전환시켰다. 해당 에어로겔은 세균성 섬유소의 거시적에서 미시적에 이르는 성층 구조를 완벽하게 구현함으로써 뚜렷한 열기계적 성능을 보유함과 아울러 대규모 합성을 구현했다. 해당 성과는 "Advanced Materials"에 게재되었다. 초탄성 및 내피로성을 보유한 경량 압축 재료는 항공우주, 기계 완화, 에너지 감쇠 및 소프트 로봇 등 분야의 이상적인 재료이다. 많은 저밀도 중합체 발포체는 압축성이 높지만 재사용시 내구성이 약해지며 중합체 유리전이와 용융 온도 근처에서 초탄성이 퇴화된다. 탄소 나노 튜브와 그래핀은 고유의 초탄성과 열역학적 안정성을 갖지만 복잡한 설비와 제조 과정에서 밀리미터 크기의 재료만 제조할 수 있다. 또한, 대자연에서 수억 년 동안 진화한 복잡한 성층 구조 생물 재료는 우수한 역학적 특성으로 많은 관심을 끌지만, 순수한 유기 또는 유기/무기 복합 구조 때문에 통상적으로 좁은 온도 범위에서만 작동한다. 따라서, 이러한 비열안정적 구조 생물 재료를 고유의 성층 구조의 열안정적 흑연재료로 전환시킨다면 열역학적으로 안정적인 새로운 재료를 창조할 수 있다. 연구팀은 무기염의 세균섬유소에 대한 열분해 화학적 조절 방법을 이용하여 대규모 합성, 형태 보존적 탄화 공정을 구현하고 개발한 탄소 나노섬유 에어로겔은 세균섬유소의 거시적에서 미시적에 이르는 성층 구조를 구현했으며 비교적 넓은 온도 범위에서 온도에 따라 변하지 않는 뚜렷한 초탄성 및 내피로성을 구현했다. 탄소 나노섬유 에어로겔이 우수한 열안정적 기계 성능을 보유하고 대규모 제조를 달성할 수 있기 때문에 극단 조건에서의 기계 완화, 압력감지, 에너지 감쇠 및 우주항공 태양 에너지 배터리 등 분야에서 중요한 응용 전망이 있다.

플라즈마를 이용한 그래핀 거시적 제조 달성

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중국과학기술대학교 공학과학대학 열과학·에너지공학학부 샤웨이둥(夏維東) 연구팀은 "자기분산 전기 아크(Magnetically Dispersed Electric Arc)에서 생성된 대면적 균일 열플라즈마를 이용한 그래핀 합성" 새 방법을 제안하여 열플라즈마 공법의 에너지 소모가 높고 제품 균일성이 낮으며 생산 안정성이 부족한 등 기술 어려움을 해결함으로써 대규모 연속 생산을 달성할 전망이다. 해당 성과는 "Carbon"에 게재됐다. 그래핀은 에너지 환경, 생물의료, 전자 소자, 화공 및 항공우주 등 여러 분야에서 중요한 응용 전망을 보유하고 있는 미래 혁신적인 기능/구조 재료로 인정받고 있다. 하지만 무선주파수 감응 가열 및 마이크로파 가열 플라즈마를 이용한 그래핀 제조는 에너지 소모가 높기에 산업화 응용이 어렵다. 또한 열플라즈마 열분해 탄화수소 화합물에 의한 그래핀 제조는 플라즈마 전기전도율이 온도의 증가에 따라 신속하게 상승하기에 전기 아크의 자동적인 매우 작은 범위 수축을 유발하여 그래핀 합성에 밀리초 수준의 반응 시간을 요구하므로 균일 가열을 달성하기 어려워 제품의 균일성이 차하고 에너지 소모가 높다. 연구팀은 자기 분산 전기 아크에 의한 대면적 균일 플라즈마 생성 기술을 개발하여 플라즈마로 물질을 신속하게 균일 가열하는 문제를 해결했다. 해당 기술로 제조한 그래핀 평면 크기는 50~300nm, 층수는 2~5층으로 양호한 결정구조 및 거대한 비표면적을 나타내고 제품 균일성이 우수했다. 또한 제조 방법 및 설비가 간단하여 1단계 합성이 가능하고 환원 과정이 필요 없을 뿐만 아니라 기질, 촉매, 용액 및 산(Acid)이 필요 없으며 고수율, 저에너지 소모, 저원가 등 장점을 보유하고 있기에 저원가 대규모 연속 생산을 달성할 수 있다. 해당 연구는 플라즈마 파라미터, 원료 기체 조성 및 나노 그래핀 형태, 층수 및 결함 사이의 관계를 연구함과 아울러 고순도 그래핀 생산에 요구되는 공법 조건을 규명했다. 또한 플라즈마 반응기 유동장/온도장 수치 시뮬레이션과 화학반응 동역학적 계산을 결합하여 그래핀의 형성 메커니즘을 제안함으로써 제품 생산 제어에 이론적 지침을 제공했다.

신형 촉각 전자 피부 개발

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홍콩성시대학교 연구팀은 "피부 통합 촉각 인터페이스" 시스템을 성공적으로 개발했다. 피부를 매개로 하는 해당 가상현실(VR) 및 증강현실(AR) 시스템은 피부에 부착한 무선 액추에이터를 통해 에너지를 기계적 운동에너지로 전환시켜 촉각 자극을 인체에 전달한다. 해당 성과는 "Nature"에 게재되었다. 가상현실 및 증강현실 기술은 주로 시각과 청각 자극을 통해 체험을 창조하지만 피부는 눈과 귀에 비해 인체에서 면적이 가장 큰 감관 시스템이기에 촉각을 통해 외부 환경을 감지하는 것이 효과가 더 좋다. 홍콩성시대학교 생물의학공학과 위신거(于欣格)에 의하면, 연구팀의 목표는 실제 사람의 피부에 필적하는 전자 피부를 개발하는 것이다. 기존의 동종 제품과 비교할 경우, 해당 시스템은 아주 가볍고 피부에 밀착되며 전선과 배터리가 필요 없다. 해당 시스템은 새로운 재료, 구조, 에너지 전송 전략 및 통신 솔루션을 사용했다. 연구팀은 700여 개 기능 소자로 두께가 3mm 미만인 유연한 피부 소자를 구성했는데 가볍고 얇고 유연하고 신축성이 있는 내층을 포함하여 피부에 밀착될 수 있다. 실리콘으로 보호한 기능층은 내부에 무선 제어 시스템과 상호 연결된 액추에이터가 있다. 통기성 직물 외층은 웨어러블 의류에 직접 접착할 수 있다. 촉각 진동을 제공하는 기존의 액추에이터는 약 100밀리와트의 전력으로 정보를 전송하지만 해당 시스템은 주파수 기술(RF)로 전력을 공급하여 2밀리와트 미만의 전력으로 정보를 전송하고 동등한 기계적 진동을 생성하여 무선 저전력 에너지 전송 난제를 해결하고 시스템의 작동 거리를 크게 향상시켰다. 해당 연구 성과는 소셜미디어 및 전자게임에 응용 가능할 뿐만 아니라 의수, 의족 사용자가 촉각을 통해 외부 환경을 감지하기 위한 피드백을 제공하며 임상 의료에서 응용하는 관련 가상 장면까지 확장시킬 수 있다.

플렉시블 OLED 생산라인용 로봇의 응용 성공

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시아순(SIASUN:新松)이 자체적으로 개발한 중국 첫 플랙시블 OLED 로봇이 중국 내 유명기업에 성공적으로 응용되었다. 이로써 중국은 중국 외 기술장벽을 극복한 자국산 로봇을 최초로 고급 유연성 스크린 생산라인에 도입해 플랙시블 OLED 운반 핵심장치의 중국산을 달성하였다. OLED 패널은 LCD 패널에 비해 더 얇고 가벼우며 밝을 뿐만 아니라 전력소비가 적고 응답이 빠르며 해상도가 높고 유연성이 양호한 등 장점을 보유한다. OLED 패널의 유기플라스틱층은 얇고 유연하기에 관련 생산공정에 있어 클린로봇기술에 대한 요구도 더 엄격하다. 기존의 중국산 플랙시블 OLED 생산라인은 전부 중국 외 생산설비를 도입하였는데 이는 관련 생산공정의 중국산 달성을 크게 제한하였다. SIASUN이 자체적으로 개발한 플랙시블 OLED 로봇—SCARA 매니퓰레이터(manipulator)는 고성능 제어시스템, 기계본체설계 및 정밀 리포지셔닝(repositioning) 등 기술을 확보해 여러 어려움을 극복하였다. 연구팀은 센서 스캐닝 및 소프트웨어 알고리즘을 통해 해당 로봇에 완전 새로운 중국산 "대뇌"를 부여함으로써 Alignment 자동 교정, 둘씩 잡아서 놓기, 데이터 리포팅 등 기능 수행은 물론 분석 장치의 복잡 다양한 위치 식별을 가능케 했다. 아울러 로봇 동작 조정 및 회전각도 보상을 구현해 로봇의 "눈과 손" 협동을 달성함으로써 생산라인에서의 각종 복잡한 작업의 수행을 보장하였다.

항암 치료용 "지능 광열 재료" 개발

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중국과학기술대학교 량가오린(梁高林) 연구팀은 광열 전환 효율이 기존의 임상 광열 재료보다 1배 이상 향상된 새로운 광열 재료를 개발함으로써 광열 항암 기술 분야에서 중요한 돌파를 달성했다. 해당 성과는 "Advanced Functional Materials"에 게재되었다. 광열 요법은 수술, 화학요법, 방사선요법 후에 나타난 새로운 최소침습 항암 기술이다. 그 주요 기술 원리는 광열 전환 기능을 보유한 약재를 인체에 주입한 후 표적 식별 기술을 이용하여 약재를 종양 부근에 집합시킨 다음 레이저 조사를 통해 광에너지를 열에너지로 전환시켜 암세포를 사멸한다. 그러나 레이저 조사의 경우 광열 재료는 종종 형광을 방사하는데 방사된 형광이 많으면 전환되는 열에너지가 적어진다. 해당 문제를 해결하기 위해 국제 학술계는 "형광 담금질" 기술을 개발하여 분자 간 형광 소광을 "유도"하여 발열에 "집중"하도록 했다. 연구팀은 독특한 솔류션을 이용하여 새로운 유기소분자 재료를 설계 합성했다. 해당 재료는 암세포에 섭취된 후, 지능적으로 먼저 "분자 내 형광 담금질"을 시작하고 다음으로 "분자 간 형광 담금질"이 발생한다. 두 차례의 "담금질"을 통해 재료의 열전환 효율을 향상시킨다. 중국과학기술대학교 장쥔(江俊) 연구팀, 장췬(张群) 연구팀, 안휘이(安徽)사범대학교 왕광펑(王广凤) 연구팀 등은 이론적 계산과 실험을 통해 기존에 일반적으로 사용되는 "형광 발광 담금질" 기술과 비교할 경우, 새로 개발한 신소재는 광열 전환 효율을 1배 이상 향상시킬 수 있으며 생체 종양의 광열 치료 효과를 대폭 향상시킬 수 있음이 입증되었다. 해당 기술은 임상에서 광열 전환 효율을 향상시키기 위한 새로운 방법을 제공했으며 기타 질병의 광열 치료에도 응용될 전망이다.