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.
칸디다증은 곰팡이균(진균)의 일종인 칸디다(Candida)가 혈액을 통해 전신으로 퍼지며 장기 손상과 패혈증을 유발할 수 있는 치명적인 감염 질환이다. 최근 면역 저하 치료, 장기 이식, 의료기기 사용 등이 증가함에 따라 칸디다증 발병이 급증하고 있다. 한국 연구진이 기존 항진균제와 달리, 칸디다균에만 선택적으로 작용해 높은 치료 효능과 낮은 부작용을 동시에 갖춘 차세대 치료제를 개발하는데 성공했다. 우리 대학 생명과학과 정현정 교수 연구팀이 서울아산병원 정용필 교수팀과의 협력을 통해, 칸디다 세포벽의 두 핵심 효소를 동시에 저해하는 유전자 기반 나노치료제(FTNx)를 개발했다고 8일 밝혔다. 현재 사용 중인 칸디다의 항진균제들은 표적 선택성이 낮아 인체 세포에도 영향을 미칠 수 있으며, 이에 내성을 가지는 새로운 균의 출현으로 인해 치료 효과가 점차 떨어지고 있다. 특히 면역력이 저하된 환자들에게는 감염의 진행이 빠르고 예후도 좋지 않아, 기존 치료제의 한계를 극복할 수
2025-07-08우리 대학 과학기술정책대학원 최문정 교수가 유엔(UN) 산하 국제전기통신연합(ITU, International Telecommunication Union)*에서 주관하는 『AI 포 굿 글로벌 서밋(AI for Good Global Summit)』의 ‘사회적 가치를 위한 혁신(Innovate for Impact)’ 자문위원으로 선임되었다고 8일 밝혔다. *ITU(International Telecommunication Union): 정보통신기술(ICT) 분야에서 가장 오랜 역사를 가진 유엔(UN) 전문기구로, 전 세계 ICT 정책과 표준을 조율하는 핵심 기관이다. 이번 위원회는 인공지능(AI)의 사회적 가치 실현과 지속가능한 발전을 위한 글로벌 협력 방안을 모색하기 위해 구성되었으며, 전 세계 각지의 전문가들이 위원으로 참여한다. 한국인으로는 최문정 교수가 유일하게 이름을 올렸다. AI 포 굿 글로벌 서밋은 7월 8일부터 11일까지 스위스 제네바에서
2025-07-08암 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
2025-07-04