분자 광전자 연구실 (Molecular Photonics Laboratory)은 아래와 같이 여러 분야에 응용되는 전자재료를 개발하는 일을 하고 있습니다. 각 분야 별로 요구되는 기능을 갖춘 분자를 설계하고, 설계된 분자를 정밀 유기합성기술을 통하여 합성하며, 합성된 유기물의 광학적, 전기적 특성을 분석하는 일을 합니다. 이를 위하여 물리화학, 유기화학, 광학 등의 기본 학문에 대한 공부와 광전자재료의 최신개발동향 분석 등의 공부를 병행합니다. 1996년 연구실이 창설된 이래 미래지향적인 유기트랜지스터, 유기/고분자 메모리, 전기발광디스플레이 (OLED), 바이오포토닉스, 신개념 전기광학센서, 디지털홀로그램용 광메모리, 삼차원 입체영상 표시소자용 광굴절소재, 광전자용 신기능액정, 고분자레이저 등의 원천기술의 개발에 보다 큰 힘을 기울이고 있습니다. 특히 과학재단 지정 기초과학연구센터 (SRC)인 "전자광감응분자연구센터" 에 소속되어 있으며, 2004년 과학기술부 지정 국가지정연구실 (National Research Laboratory)인 "나노유기광전자연구실"로 선정되어 전기/광학특성을 보이는 유기소재개발 분야에서 국내는 물론 세계적으로도 선도적인 역할을 수행하고 있는 연구실 중 하나입니다. 그 밖에도 국내외의 물리, 화학, 전자공학 분야의 많은 연구실들과 공동연구 및 연구협력체계를 갖추고 있으며, 다양한 국책, 산학 협력 프로젝트를 성공적으로 진행함으로써 실험실의 연구 수준과 환경을 크게 끌어올리고 있습니다.
1. 광굴절성 유기/고분자 신소재
최근 저장, 처리해야할 정보의 양이 급속도로 증가하면서 저장 방식이 자기저장방식에서 광저장 방식으로 변화하고 있으며 현재 널리 사용되는 CD-R, CD-RW, DVD등이 광저장장치의 예입니다. 그러나 이미 현 수준을 훨씬 능가하는 새로운 저장 매체의 개발이 요구되고 있는 상황이고, 광굴절 재료는 차세대 대용량 정보저장장치로 예상되고 있는 홀로그래픽 디지털 데이터 저장장치의 핵심 소재입니다. 특히 유기소재는 무기소재에 비해 가공성, 가격 경쟁력에서 우위를 차지하고 있기 때문에 주목의 대상이 되고 있습니다.
2. 유기형광 나노구조체 제작 기술
최근 저장 및 처리해야 할 정보의 양이 급속도로 증가하면서 다양한 분야에서 이를 해결하기 위해 집중적인 연구가 진행되고 있습니다. 특히 정보․광 전자 소재 분야에서 미세화, 속도 향상, 소비 전력 절감 등에 있어서 기존의 기술이 한계를 드러냄에 따라 나노 기술을 통한 접근 방법이 새로운 대안으로 인식되고 있는 가운데 나노 유기 발광체가 새로운 소재로서 인식되고 있습니다. 이는 유기 발광체 재료들이 무기 산화물 또는 금속 발광체 재료들에 비해 저가이면서도 가볍고 유연하며, 필요에 따라 계획적인 분자 설계를 통하여 다양한 성능의 발광체들을 비교적 손쉽게 제조 할 수 있다는 장점들을 가지므로 이를 나노 구조 제조 기술에 의해 크기나 모양을 제어해 줌으로서, 발현되는 독특한 전기-광학적 특성으로 인해 정보․광 전자 소재 분야의 획기적인 발전을 이루어 낼 수 있을 것입니다.
3. 전기발광(EL) 신소재
전기발광(Electroluminescence:EL) 소재는 액정, PDP 등과 함께 차세대 평판 모니터 및 디스플레이용 소재로서 활발히 연구되고 있는 분야입니다. 본 연구실에서는 고효율 형광 분자설계, 기능단 합성 및 고분자화, 분자설계에 의한 color tuning (Red, Green, Blue emission), 소자성능 향상을 위한 분자설계 등의 연구를 하고 있으며 단층 및 적층형 EL 소자를 제작하여 그 특성을 분석하고 있습니다.
4. 여기상태 분자내 양성자 전이 (ESIPT) 신소재의 개발
여기상태 분자내 양성자 전이 현상은 여기된 분자내에서 수소결합을 통하여 양성자가 이동하는 phototautomerization입니다. 이러한 특성을 이용하여 광안정제, 형광 탐침, 유기 레이저, 유기 발광 등에 응용되고 있습니다. 본 연구실에서는 다양한 구조의 분자 합성과 ESIPT 특성간의 상관 관계 및 고분자, 덴드리머, 액정, 단결정 등의 다양한 형태의 소재를 개발하여 기초 및 응용 분야에 관한 연구를 수행하고 있습니다.
5. 고분자 레이저
이 분야에서는 레이저 발진 및 증폭용 유기고분자소재에 대한 기초/응용 연구를 수행하고 있습니다. Lanthanide/유기ligand계 신구조 laser amplifier 소재로서 덴드리머 및 고차가지고분자를 이용한 신기능 혁신 소재를 합성하고 있습니다.
6. Optoelectronics 및 photonics용 신기능 액정소재의 개발
액정은 이미 디스플레이용으로 널리 상용화되어있는 분야입니다. 본 연구실에서는 한걸음 더 나아가 액정고유의 특성외에 비선형광학, 형광, 전기발광, 다광자흡광, 포화흡광, 다중극자 구조등의 기능성을 겸비한 다기능성 액정의 분자설계 및 합성을 통하여 광정보의 처리, 기록, 및 표시용 신기능 광소자용 원천소재를 개발하고 있습니다.
7. 광전도성 고분자 소재
광전도성 고분자는 복사기 및 레이저프린터용 감광체로 주위에서 흔히 접할 수 있는 재료입니다. 이 분야에서는 헤테로고리 방향족 및 복합다환구조의 고성능 발색단 합성 및 고분자화, 복합 기능성 광전도체의 합성을 통하여 내열성, 광감응성, 그리고 재현성이 우수한 광전도성 고분자를 개발하는 연구를 하고 있습니다.
8. 고효율 유기 트랜지스터를 위한 소재 합성 및 평가 기술
현재 연구되고 있는 유기 트렌지스터는 Liquid Crystal Display(LCD)에서 transistor로 사용하고 있는 비정질 실리콘 Thin Film Transistor(TFT)의 전자 이동도와 비슷하고 잉크젯 프린팅 기법등을 이용하여서 저가의 대량생산이 가능한 장점을 가지고 있으며, 가까운 미래에 초 박막형 카드에 대용량의 정보를 저장할 수 있는 스마트카드, 그리고 플라스틱 LCD 및 유기 EL 디스플레이의 능동 구동회로 등에 사용될 것으로 예상되고 있습니다. 그리하여 분자광전자 연구실에서는 충분한 성능을 낼 수 있는 유기 반도체 소자 개발 연구 및 특성 연구를 하고 있습니다.
9. 바이오 포토닉스를 위한 신개념 형광체 기술
생체 내ㆍ외에서 질병의 징후 및 질병의 부위를 식별해 내기 위해서는 이를 가시적으로 보이게 하는 이미징 기술이 필요합니다. 현재 이 분야는 PET, MRI, Optical imaging의 세가지 부분에서 세계적으로 많은 연구가 진행되고 있습니다. 본 실험실에서는 분자 상호 작용 및 주위 환경의 변화에 감응하는 형광 물질을 생물학적 인자에 적용하는 방법으로 Optical imaging에 대한 연구를 진행하고 있습니다.
10. 새로운 전이금속계 인광체 기술
그 동안 널리 쓰여 온 형광체뿐만 아니라 전이금속계 착화합물인 인광체는 최근 다양한 쓰임새 (전기발광소자, 산소센서, 바이오 라벨링, 광화학반응에서의 촉매, 이산화탄소 환원, 레이저) 와 놀라운 소자효율을 바탕으로 연구의 넓이와 깊이가 날로 확대되어 있습니다. 본 연구실에서는 DFT (density functional theory) 계산을 통해 예측한 새로운 전이금속 착화합물의 합성과, 구조 분석을 통해 기본적으로 고효율의 인광 전기발광소재의 구현을 목표로 하고 다양한 전기, 광학적 성질을 바탕으로 연구를 진행하고 있습니다.
11. 형광성 광변색 유기, 고분자 신소재를 이용한 초고밀도 형광메모리 개발
최근 디지털화 된 컨텐츠 (영화, 음악, 소설, PC통신 등)의 빠른 보급과 확산은 자연스럽게 이를 저장, 수록할 수 있는 정보저장매체의 용량 증가로 이어지게 되었으며 이에 따라 정보저장방식도 기존의 자기저장방식에서CD, DVD등의 광저장방식으로 변화하고 있습니다. 그러나 이미 현 수준을 훨씬 능가하는 새로운 광저장 매체의 개발이 절실히 요구되고 있는 상황에서 형광성 광변색 유기, 고분자 신소재는 분자 수준의 정보 저장이 가능한 제 4세대 대용량 정보저장 매체로 예상되고 있습니다.
- 양자역학적 분자궤도 계산법을 이용한 유기고분자소재의 분자구조설계 및 특성예측. 전기적, 광학적, 기능적 물성의 분자설계 기술 확보
- 보유 software : Hyperchem (stand alone, PC), CaChe (stand alone, PC), Gaussian03 (installed in Lab’s own parallel computer)
4. 유기비선형광학고분자기술
- 2차 및 3차 비선형광학 고분자의 합성, 특성평가 (SHG, THG, EO) 기술
5. 플라즈마중합기술
- 유기실리콘계 플라즈마중합막 코팅기술
- 응용분야 : 광학렌즈코팅, 표면개질, 고성능 기체분리막 제조기술
6. 광전자 기능성 측정기술
- 전기전도도 : 절연체, 반도체, 및 도체 분자재료의 전기전도도 측정
- 광전도도 : 정상광전류, Time of Flight측정, Xerographic discharge측정
- 비선형광학특성 : 이차고조파발생(SHG), 삼차고조파발생(THG), 전기광학계수 (EO) 측정
- 광굴절성 측정 : 회절효율측정, 광혼합 및 증폭성능 측정 (FWM/TBC)
- 발광특성 : 정상발광, 시분해발광특성 (ps, ns), 저온발광, 편광발광 측정
- 전기발광 : 발광효율, 구동전압, 발광스펙트럼 측정
- 광특성 : 굴절률, 흡광계수, 전파손실, 흡수손실, 이광자흡수, 포화흡수
7. 유기고분자의 박막화 기술 및 기능소자제작, 평가기술
- 유기 고분자 박막의 스핀코팅, 캐스팅 및 플라즈마 증착 박막화 기술
- 금속전극재료의 증착 및 스퍼터링
- 액정셀, 전기발광소자, Schottky 소자, 고분자계 헤테로접합소자, 고분자 FET
- Metal Oxide Silicon Field Effect Transistor (MOSFET) 구조를 기본으로 한 소자 제작
- Wet station, MEMS- Furnace (Oxygen treatment), 4155A (parameter analyzer), Ellipsometer, α - step(500) 사용 기술, Organic and metal thermal evaporation을 통한 film과 전극 형성 기술
- 반복 기록/반복 재생이 가능한 형광 메모리용 고분자 필름의 제조 및 미세 패터닝 기술
8. 바이오 포토닉스 응용 기술
- 모세관 전기 영동, 광섬유 표면개질 (플라즈마 처리기술, SAM 형성 기술), 광학적 특성 분석 기술
