양창덕 교수, 고분자 구조 불규칙 배열해 이동도 높여
(울산=연합뉴스) 허광무 기자 = 실리콘 반도체를 대체할 전자소재로 주목받는 '유기반도체'의 전하 이동도를 획기적으로 높이는 기술이 개발됐다.
양창덕 울산과학기술원(UNIST) 에너지 및 화학공학부 교수팀은 유기반도체(고분자) 구조를 불규칙하게 배열해 전하 이동도를 개선하는 기술을 개발했다고 5일 밝혔다. 이 연구에는 이병훈 이화여대 교수, 이정훈 동서대 교수도 함께 참여했다.
유기반도체로 전자소자를 만들려면 전하수송 능력이 확보돼야 한다. 전하를 잘 전달해야 많은 신호를 보내고 정보처리도 빠르게 할 수 있기 때문이다.
양 교수팀은 전하수송 능력을 높이는 전략 중 '위치규칙성'(regioregularity)에 주목했다.
위치규칙성은 고분자를 이루는 반복 단위가 일정한 규칙을 띠며 배치되는 것을 의미한다. 지금까지는 위치규칙성이 높을수록 전하 이동도가 높다고 알려졌다.
연구진은 위치규칙성을 띠는 분자들을 이용해 새로운 '위치규칙성 고분자'(RR)와 '위치불규칙성(regiorandom)을 띠는 고분자'(RA)를 만들었다.
새로 합성한 두 고분자의 전하 이동도를 확인한 결과 1초 동안 전하 하나가 이동한 거리가 RR은 9.09㎝, RA는 17.82㎝로 나타났다.
기존 유기반도체 전하 이동도가 대부분 한 자릿수에 그쳤다는 점을 고려하면 매우 뛰어난 수준이며, 특히 위치불규칙성 고분자 전하 이동도가 더 뛰어난 결과는 기존 통념을 뒤집는 결과다.
양 교수는 "이번에 합성한 위치불규칙성 고분자 전하 이동도는 현재까지 보고된 것 중 최고 수준"이라며 "구조적인 위치화학을 이용해 고성능 고분자를 개발할 수 있는 새로운 시야를 제시해 유기반도체 상용화를 앞당기는 데 이바지할 것"이라고 밝혔다.
이번 연구는 독일의 응용화학 분야 학술지인 '앙게반테케미'(Angewante Chemie)에 게재됐다.
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