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나선형으로 빛 발하는 재료, 제작 쉬워진다

원편광 발광재료 설계 상식 깨고 새로운 방안 제시

나선형으로 빛 발하는 재료, 제작 쉬워진다
신개념 원편광발광재료의 개념도


[산업일보]
빛이 직진할 때에는 좌·우, 위·아래 등 모든 방향으로 진동하면서 뻗어나간다. 그 중 원을 그리며 나선형으로 나아가는 빛(원편광)을 이용하면 디스플레이의 발광 효율을 크게 개선할 수 있어, 기대를 모으고 있다. 원편광이 디스플레이의 핵심요소인 외부 반사광 차단 필름을 통과할 수 있어, 휘도가 높게 유지되기 때문이다.

뿐만 아니라 원편광을 이용하면 양자 암호화 통신도 구현할 수 있어, 센서, 통신, 보안 등에서의 응용도 기대된다. 그러나 원편광 발광재료의 제작이 복잡하고 어려워서, 연구에 제한이 있었다.

이에 디스플레이의 발광 효율을 향상시켜줄 원편광 발광재료 설계방법이 한층 발전됐다. 최석원 교수(경희대학교)와 아라오카 후미토 박사(일본 이화학연구소) 공동연구팀이 신개념 원편광 발광재료 설계지침을 제시했다고 한국연구재단(이사장 노정혜)은 밝혔다.

연구팀은 분자의 자발적인 응집으로 형성되는 나선형의 짧은 섬유가닥들 사이에 발광체를 도입하는 방법을 사용해, 복잡한 원편광 발광재료 설계법을 대체할 새로운 방법을 제시했다.

지금까지는 시계/반시계방향 중 한쪽으로 회전하는 원편광을 발산하기 위해, 발광재료도 반드시 입체발생 중심*을 도입한 복잡한 광학이성질체로 구성돼야 한다는 고정관념이 있었다. 그러나 이 연구에서는 입체발생 중심이 전혀 없는 분자들로만 구성됐음에도 원편광 발광이 관측돼, 기존 상식을 벗어났다.

최석원 교수는 “이 연구를 통해 원편광 발광재료 설계에 대한 상식이 깨졌다”라고 연구 의의를 설명하며, “향후 이 연구 개념이 적용된 원편광 발광의 색변환 재료를 개발해 미래 디스플레이 산업에 기여하고 싶다”라고 덧붙였다.

연구진은 희금속(rare metal) 등이 전혀 사용되지 않고, 화학적인 입체발생 중심이 전혀 없는 단순한 분자들로만 구성된 재료에서 원편광발광이 달성돼, 복잡한 합성기술의 적용 없이, 타 그룹의 연구에서와 같은 특수한 분자설계 및 복잡한 유기합성은 불필요하다고 말했다.

특히, 2성분계(또는 3성분계)의 혼합물로 다채로운 조합 가능해, 재료 선택의 자유도가 높아 재료 선택에 따라 발광파장을 쉽게 조절 가능해, 원편광 발광의 색변환 재료로 개발해, 디스플레이 소자에 적용 시, 소자 특성의 획기적인 개선이 기대된다.
김진성 기자 weekendk@kidd.co.kr

안녕하세요~산업1부 김진성 기자입니다. 스마트공장을 포함한 우리나라 제조업 혁신 3.0을 관심깊게 살펴보고 있으며, 그 외 각종 기계분야와 전시회 산업 등에도 한 번씩 곁눈질하고 있습니다.

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