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.
암 치료의 큰 걸림돌 중 하나는 항암제에 대한 암세포의 내성이다. 기존에는 내성 암세포를 제거할 수 있는 새로운 표적을 찾는 방식이 주를 이뤘지만, 오히려 더 강한 내성을 유도할 수 있다는 한계가 있었다. 이에 우리 연구진이 내성 암세포를 다시 약물에 반응하게 만들 수 있는 핵심 유전자를 자동으로 예측하는 컴퓨터 기반 방법론을 개발했다. 이 기술은 다양한 암 치료뿐 아니라 당뇨병 등 난치성 대사 질환에도 활용될 수 있어 주목된다. 우리 대학 생명화학공학과 김현욱 교수와 김유식 교수 연구팀이 인체 대사를 시뮬레이션할 수 있는 컴퓨터 모델인 대사 네트워크 모델을 활용해, 항암제에 내성을 가진 유방암 세포를 약물에 민감화시킬 수 있는 새로운 약물 표적을 예측하는 컴퓨터 기반 방법론을 개발했다고 7일 밝혔다. 연구진은 암세포의 대사 변형이 약물 내성 형성에 관여하는 주요한 특징으로 주목하고, 항암제 내성 유방암 세포의 대사를 조절해 약물 반응성을 높일 유전자 표적을 예측하는 대사
2025-07-07광유전학 기술은 빛에 반응하는 광 단백질이 발현된 뉴런에 특정 파장의 빛 자극을 통해 뉴런의 활성을 조절하는 기술로 다양한 뇌질환의 원인을 규명하며 난치성 뇌질환의 새로운 치료 방법을 개발할 가능성을 열고 있다. 이 기술은 인체의 뇌에 삽입하여 자극을 주는 의료 기기인 ‘뉴럴 프로브’를 통해 정확하게 자극하고 무른 뇌 조직의 손상을 최소화해야 한다. 이에 우리 연구진이 마이크로 OLED를 활용해 얇고 유연한 인체 삽입형 의료기기로 구현함으로써 뉴럴 프로브의 새로운 패러다임을 제시했다. 우리 대학 전기및전자공학부 최경철 교수와 이현주 연구팀이 공동 연구를 통해, 유연한 마이크로 OLED가 집적된 광유전학용 뉴럴 프로브 개발에 성공했다고 6일 밝혔다. 광유전학 연구에서 주요 기술은 광원의 빛을 뇌로 전달하는 방식으로 외부 광원으로부터의 깊은 뇌 영역까지 빛을 전달하기 위해 수십 년간 광섬유를 사용해 왔다. 하지만 단일 뉴런을 자극하기 위한 유연 광섬유,
2025-07-07KAIST 방산특화 개발연구소는 지난 27일(금) 오전 9시부터 오후 1시 30분까지 KAIST 문지캠퍼스에서 “2025 민군드론봇 발전 세미나”를 성공적으로 개최했다. 본 세미나는 대전광역시, 방위사업청, 국방기술진흥연구소와 함께 공동 주관·주최 하였으며, 육군교육사령부, 해병대사령부, 방위사업청 드론사업팀, 대전시 국방팀, 관련 중소기업, 연구자 및 정책연수생 등 총 약 80여명이 참석해 드론과 복합체계 기술의 발전 방향, 방산특화 개발연구소 연구성과를 공유하고 교류하는 뜻깊은 자리가 됐다. 세미나는 KAIST 을지연구소 황승현 교수의 사회로 진행되었으며, 1부에서는 정영진 국방기술진흥연구소 방산혁신클러스터사업부장, 노민균 KAIST기계공학과 교수(代 윤용진 KAIST 방산특화 개발연구소장)의 환영사와 함께 김민석 박사의 방산특화 개발연구소 진행상황 발표로 시작되었다. 이어 육군 교육사령부 드론봇전력소요과장이 “대대급 이하
2025-07-04오픈AI 챗GPT4, 구글 Gemnini 2.5 등 최신 생성형AI 모델들은 높은 메모리 대역폭(Bandwidth) 뿐만 아니라 많은 메모리 용량(Capacity)를 필요로 한다. 마이크로소프트, 구글 등 생성형AI 클라우드 운영 기업들이 엔비디아 GPU를 수십만 장씩 구매하는 이유다. 이런 고성능 AI 인프라 구축의 핵심 난제를 해소할 방안으로, 한국 연구진이 최신 GPU 대비 약 44% 낮은 전력 소모에도 평균 60% 이상 생성형 AI 모델의 추론 성능을 향상할 NPU(신경망처리장치)* 핵심 기술을 개발하는데 성공했다. *NPU(Neural Processing Unit): 인공신경망(Neural Network)을 빠르게 처리하기 위해 만든 AI 전용 반도체 칩 우리 대학 전산학부 박종세 교수 연구팀과 (주)하이퍼엑셀(전기및전자공학부 김주영 교수 창업기업)이 연구 협력을 통해, 챗GPT와 같은 생성형AI 클라우드에 특화된 고성능·저전력의 NPU(신경망처리장치)
2025-07-04우리 대학과 사우디아라비아 킹사우드대학교(King Saud University, 총장 압둘라 알살만)는 7월 3일 서울 도곡캠퍼스에서 회의를 갖고, 인공지능(AI) 및 디지털 플랫폼 구축을 위한 전략적 협력을 추진하기로 했다고 4일 밝혔다. 글로벌 AI 생태계는 사용자나 개발자의 활용이 제한된 미국의 클로즈드(폐쇄형) 모델(OpenAI, Google 등)과 중국의 자국 중심 기술 체계를 중심으로 양분화되는 추세다. 이러한 미·중 양강 구도 속에서, 한국을 비롯한 여러 국가들은 기술적 다양성과 접근성을 보장할 수 있는 제3의 협력 모델 구축 필요성을 꾸준히 제기해 왔다. 이에 대해 이광형 총장은 오픈소스 기반의 국제 협력체 구상을 바탕으로, 기존의 양극적 디지털 질서를 넘어 상호협력·공존하는 AI 신질서인 ‘삼분지계(三分之計)’ 전략을 제안한 바 있다. 이번 KAIST-킹사우드대 협력은 기술적 다양성과 접근성을 확보하기 위한 새로
2025-07-04