Typically, chemical pigments that absorb specific wavelengths of light within the visible spectrum are required to produce colors. However, KAIST researchers have successfully reproduced the Joseon-era Irworobongdo [일월오봉도] painting using ultra-precise color graphics without any chemical pigments, allowing for the permanent and eco-friendly preservation of color graphics without fading or discoloration.
KAIST (represented by President Kwang Hyung Lee) announced on the 26th of February that a research team led by Professor Shinhyun Kim from the Department of Biological and Chemical Engineering had developed a technology that enables high-resolution color graphics without using any chemical pigments by employing hemisphere-shaped microstructures.
Morpho butterflies that are brilliant blue in color or Panther chameleons that change skin color exhibit coloration without chemical pigments, as ordered nanostructures within a material reflect visible light through optical interference. Since structural colors arise from physical structures rather than chemical substances, a single material can produce a wide range of colors.
However, the artificial implementation of structural coloration is highly challenging due to the complexity of creating ordered nanostructures. Additionally, it is difficult to produce a variety of colors and to pattern them precisely into complex designs.
Professor Kim’s team overcame these challenges by using smooth-surfaced hemispherical microstructures instead of ordered nanostructures, enabling the high-precision patterning of diverse structural colors.
When light enters the inverted hemispherical microstructures, the portion of light entering from the sides undergoes total internal reflection along the curved surface, creating retroreflection. When the hemisphere diameter is approximately 10 micrometers (about one-tenth the thickness of a human hair), light traveling along different reflection paths interferes within the visible spectrum, producing structural coloration.
The structural color can be tuned by adjusting the size of the hemispheres. By arranging hemispheres of varying sizes, much like mixing paints on a palette, an infinite range of colors can be generated.
To precisely pattern microscale hemispheres of different sizes, the research team employed photolithography* using positive photoresists** commonly used in semiconductor processing. They first patterned photoresists into micropillar structures, then induced reflow*** by heating the material, forming hemispherical microstructures.
*Photolithography: A technique used in semiconductor fabrication to pattern microscale structures.
**Positive photoresist: A photosensitive polymer that dissolves more easily in a developer solution after exposure to ultraviolet light.
***Reflow: A process in which a polymer material softens and reshapes into a curved structure when heated.
This method enables the formation of hemisphere-shaped microstructures with the desired sizes and colors in a single-step fabrication process. It also allows for the reproduction of arbitrary color graphics using a single material without any pigments.
The ultra-precise color graphics created with this technique can exhibit color variations depending on the angle of incident light or the viewing perspective. The pattern appears colored from one direction while remaining transparent from the opposite side, exhibiting a Janus effect. These structural color graphics achieve resolution comparable to cutting-edge LED displays, allowing complex color images to be captured within a fingernail-sized area and projected onto large screens.
Professor Shinhyun Kim, who led the research, stated, “Our newly developed pigment-free color graphics technology can serve as an innovative method for artistic expression, merging art with advanced materials. Additionally, it holds broad application potential in optical devices and sensors, anti-counterfeiting materials, aesthetic photocard printing, and many other fields.”
This research, with KAIST researcher Chaerim Son as the first author, was published in the prestigious materials science journal Advanced Materials on February 5.
(Paper title: “Retroreflective Multichrome Microdome Arrays Created by Single-Step Reflow”)
DOI: 10.1002/adma.202413143
The study was supported by the National Research Foundation of Korea through the Pioneer Converging Technology R&D Program and the Mid-Career Researcher Program.
전류없이 자석으로 정보 전달이 가능한 마그논(스핀파)으로 처리하는 마그논 홀 효과는 지금까지 2차원 평면에서만 가능하다고 알려져 있는데 그 한계를 뛰어넘는다면 어떨까? 마그논이 3차원 공간에서 활용가능하다면 입체적 회로 등 자유로운 설계부터 인간의 뇌 정보와 같이 차세대 뉴로모픽(뇌 모사형) 연산 구조 등 다양한 분야에서 활용될 수 있다. KAIST와 국제공동연구진은 기존에 마그논 개념을 뛰어넘어, 3차원 공간에서도 자유롭고 복잡하게 움직일 수 있다는 3차원 마그논 홀 효과를 세계 최초로 예측했다. 우리 대학 물리학과 김세권 교수가 독일 마인츠 대학의 리카르도 자르주엘라 박사와 공동연구를 통해, 복잡한 자석 구조(쩔쩔맴 자성체, topologically textured frustrated magnets) 내에서 마그논(스핀파)과 솔리톤(스핀들의 소용돌이)의 상호작용이 단순하지 않고 복잡하게 설명된다는 사실을 세계 최초로 밝혀냈다. 전자의 움직임처럼 정보를 전달할 수 있는 마
2025-05-22우리 대학 제조AI빅데이터센터(센터장 김일중 책임교수)는 2025년 5월 21일, 한국산업단지공단(이사장 이상훈) 소속 제조기업 CEO를 대상으로 ‘한국산업단지공단 제조기업 CEO AX 세미나’를 개최했다. 이번 세미나는 지난 2월 20일 개최된 ‘한국산업단지공단 제조기업 AX 세미나’에서 참가자들로부터 긍정적인 반응과 지속적인 개최 요청을 받은 데 따라, 정기 세미나로 편성되어 첫 번째 공식 세션으로 진행됐다. 이날 세미나에는 산업단지 입주기업의 대표 및 임직원 등 총 21명이 참석했으며, ▲제조데이터 및 AX 기술·활용 사례 소개 ▲제조AI 분석 알고리즘 교육 ▲인공지능 제조 플랫폼(KAMP, Korea AI Manufacturing Platform)을 활용한 SaaS 기반의 제조AI 개발 및 분석 실습 등으로 구성된 프로그램이 운영됐다. 한국산업단지공단은 향후에도 스마트 산업단지 구현과 입주기업의 AX(AI
2025-05-22스승의 날, KAIST 캠퍼스에 뜻깊은 생명의 기적이 찾아왔습니다. 오리 연못가에서 거위 한 쌍이 두 마리의 새끼를 낳았습니다. 노란 솜털을 뒤덮은 새끼 거위들은 연못가를 종종거리며 탐험을 시작했고, 곁에서는 이모 거위들이 든든하게 자리를 지키고 있었습니다. 두리번거리며 주변을 살피는 모습, 물가의 돌 위에서 깡충대는 발걸음, 물속을 유영하며 뒤따르는 아기들의 행렬은 보는 이들의 마음을 저절로 녹입니다. 스승의 날에 태어난 이 특별한 새 생명은 마치 ‘보살핌’과 ‘성장’이라는 날의 의미를 상징하는 듯합니다. 생명의 경이로움이 깃든 이 장면은 KAIST 구성원들에게 따뜻한 위로와 기쁨을 선사하며, 연구와 배움의 공간인 캠퍼스에 자연의 감동을 더했습니다. 이 귀여운 가족은 벌써부터 연못의 주인처럼 여유로운 모습으로 주변을 누비고 있습니다. 봄빛 가득한 연못가에 생명의 기쁨이 더해지며, KAIST 캠퍼스에는 따뜻한 미소가 번지고
2025-05-21태양광, 풍력 등 재생에너지를 활용한 수소 생산 시스템에서는 에너지원의 특성상 전력 공급이 일정하지 않아, 수전해 장치*의 부하가 지속적으로 변화한다. KAIST 연구진이 이런 전력 부하의 변동이 불가피한 그린 수소 생산 환경에서, 전기 에너지 효율을 높이고 낮은 전압에서도 수소 생산 효율을 높이는 촉매의 열화(성능 저하)를 정량적으로 진단할 수 있는 세계 최초의 방법론을 제시했다. *수전해 정치(Water Electrolyzer): 물을 전기 분해하여 수소와 산소를 생산하는 장치로 탄소 배출 없이 수소를 생산할 수 있어 그린 수소 생산의 핵심 기술로 주목받고 있음 우리 대학 생명화학공학과 정동영 교수 연구팀이 수전해 시스템에서 촉매의 실질적인 수명을 예측할 수 있는 새로운 평가 지표인 ‘운영 안정성 지수’를 개발했다. 연구팀은 수전해 시스템이 꺼지거나 낮은 부하로 운전될 때 발생할 수 있는 촉매 및 지지체의 열화 현상 촉매의 손상이나 성능 저하 현상을
2025-05-21우리 대학이 동문의 큰 기부를 받아 시작한 전산학부 증축 건물을 건립했다. 5월 20일 오후 3시 본원 크래프톤 에스오씨(KRAFTON SoC, School of Computing) 빌딩 앞에서 진행된 준공식에는 장병규 크래프톤 이사회 의장을 포함한 기부자와 이광형 총장, 류석영 전산학부장 등 100여 명이 참석했다. 건립의 시작은 2021년 6월, 게임 회사 크래프톤과 크래프톤의 전·현직 구성원이 미래의 소프트웨어 인력 양성을 위해 KAIST에 전달한 110억의 기부였다. 장병규 크래프톤 의장을 비롯한 KAIST 전산학부를 졸업한 4명의 동문이 먼저 기부 의사를 밝혔고, 점차 참여 인원이 늘어나 총 11명의 개인 기부금 55억 원이 조성되었으며, 이에 (주)크래프톤은 동일한 액수의 출연금을 매칭하는 방식으로 총 110억 원의 기부가 이루어졌다. ㈜크래프톤은 2021년부터 구성원 주도의 기부 문화 프로그램 ‘매칭그랜트’를 운영하고 있다.
2025-05-20