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울산과기원, 유기반도체 전하수송 능력 개선 성공

송고시간2018-11-05 10:29

양창덕 교수, 고분자 구조 불규칙 배열해 이동도 높여

위치불규칙성 고분자가 담긴 병을 연구원이 들여다보고 있다. [울산과학기술원 제공]

위치불규칙성 고분자가 담긴 병을 연구원이 들여다보고 있다. [울산과학기술원 제공]

(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.

양창덕 UNIST 교수 [울산과학기술원 제공]

양창덕 UNIST 교수 [울산과학기술원 제공]

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.

hkm@yna.co.kr

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