경상국립대 김윤희 교수팀, 유기 전자 소자의 성능을 향상시키는 글리콜 사이드체인 영향 규명

경상국립대 자연과학대학 화학과 김윤희 교수팀 '글리콜 사이드체인이 유기 전자 소자 성능 향상에 미치는 영향'을 규명해 지난 7월 22일 세계적으로 저명한 국제학술지 《네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)》에 게재했다.

이번 연구는 임페리얼 칼리지 런던(Imperial College London) 김지선 교수팀과 국제공동연구를 통해 진행했다. 논문 제목은 '느린 진동완화 글리콜 사이드 체인으로 공액폴리머의 광여기 폴라론 생성 촉진 연구(Slow vibrational relaxation drives ultrafast formation of photoexcited polaron pair states in glycolated conjugated polymers)'다. 

공액 고분자의 사이드체인 엔지니어링은 고분자 백본에 측쇄라고 하는 화학 그룹을 추가하는 과정을 의미하며, 이는 공액 고분자의 물리적·전기적·광학적 특성을 개선하는 데 사용되는 중요한 설계 전략이다. 

이번 연구에서 연구자들은 글리콜 사이드체인의 도입이 소자 성능에 미치는 영향을 규명하기 위해 사이클로펜타디티오펜(CPDT) 단위로 구성된 동일한 백본을 갖지만, 글리콜 사이드체인 함량이 0%, 25%, 50%, 그리고 100%로 다른 4종의 고분자 공여체를 설계 합성했다.

연구 결과, 글리콜 사이드체인은 고분자의 재조직화 에너지를 증가시켜 전자 상태 형성을 느리게 하지만, 강력한 진동 결합을 유도해 폴라론 쌍 형성을 촉진하는 것으로 나타났다. 폴라론 쌍이 빠르게 형성될 경우 전하 이동이 원활해지면서 소자의 효율이 향상될 수 있다. 

따라서, 공액 고분자 백본의 구조적 변형 없이 사이드체인의 변화를 통해 전자 상태 형성을 제어할 수 있는 가능성을 열어주었으며, 유기 전자 소자의 성능을 최적화하는 데 중요한 설계 규칙을 제공했다. 

예를 들어, 효율적인 CT 상태 생성 및 분리가 요구되는 유기 태양전지(OPV)나 장수명 광생성 전하의 빠른 형성 및 높은 수율이 요구되는 수소 발생 광촉매에서 소자 효율성의 추가적인 개선으로 이어질 수 있고, 결과적으로 이는 다양한 유기 전자 소자의 효율성을 높일 수 있는 가능성을 제시했다.

김윤희 교수는 "경상국립대와 임페리얼 칼리지 런던 연구팀의 이번 성과는 유기 반도체 분자 구조와 전자 상태 형성 간의 관계에 대한 근본적인 이해를 통해 분자 설계에 대한 새로운 통찰을 제공하며, 향후 고성능 유기 전자 소자의 개발에 중요한 기초 자료가 될 것으로 기대된다"며 "이번 연구는 난제 해결에 있어 소재-소자 그룹 간의 체계적인 융합 연구와 국제공동연구의 중요성을 잘 보여주는 사례이다"라고 소개했다. 

김윤희 교수 연구실은 유기 반도체 소재 설계 및 개발을 전문으로 연구하고 있으며 소자 및 평가를 전문으로 하는 다양한 국제공동연구 및 국내공동연구를 추진하고 있다. 이번 연구도 그 성과 중 하나다. 김윤희 교수 연구실에서 배출한 인력들은 삼성디스플레이를 비롯해 다국적 기업인 머크, 국내 중견기업 동진세미캠, 덕산 네오룩스, LT 소재, SFC, 일본 이데미츠코산, 중국 및 인도 교수 등으로 활동하고 있다.

◆경상국립대 박물관, '신진연구자 교류를 위한 학술 세미나' 개최

경상국립대 박물관(관장 정재훈 사학과 교수)은 8일 오후 2시 칠암캠퍼스 진농관에서 '근대 진주 주요 장소 비정과 신자료 공유'라는 주제로 신진연구자 교류를 위한 학술 세미나를 개최했다. 이번 세[미나는 우리 지역사회 신진연구자들의 연구 성과 제고와 정보 공유를 위한 학술교류의 장으로 기획됐다. 

김제정 교수(경상국립대 사학과)의 기조발표를 시작으로 우애리 학예사(경상국립대 박물관)가 '1909년 백정 동석 예배 사건 당시의 진주교회 위치 비정'이라는 주제로 연구 성과를 발표했다. 김찬미 연구원(경상국립대 사학과 대학원생)이 '대사지 매립과 응향정 위치 비정', 고명진 연구원(경상국립대 사학과 대학원생)이 '새로 찾은 진주 옛 사진 분석'이라는 주제로 연구 성과 및 자료 공유 발표를 진행했다. 

신진연구자들의 발표 후에는 강동욱(진주지역학연구소 소장), 강병주(진주시청 전문위원), 강호광(국사편찬위원회 사료조사위원), 류창환(극동문화재연구원 원장), 안영숙(진주학연구센터 연구위원), 조헌국(전 진주교육장) 선생 등 기성 연구자들의 자문을 겸한 토론이 진행됐다. 더불어 진주지역에서 활동하는 젊은 연구자들이 다수 참여하여 상호 의견·정보를 교환할 수 있는 시간도 마련됐다. 

정재훈 박물관장은 "이번 세미나가 우리 지역 신진연구자들에게는 학술적 교류와 성장의 기회가 되기를 바란다"며 "나아가 박물관이 연구자 양성과 지역사 연구 기능을 재확립하는 출발점이 되기를 바란다"고 말했다.

한편 박물관은 이번 세미나를 통해 도출된 의견을 모아 연구 결과를 보완하고, 새로 수집한 자료를 재분석해 올해 하반기에 개최 예정인 ‘박물관 개관 40주년 특별전시’에서 지역사회와 공유할 계획이다. 

◆중진공, 연수 서포터즈 '중소벤처기업-숲 지기' 출범

중소벤처기업진흥공단은 서울 목동에 위치한 중진공 스마트워크센터에서 '2024년 중소벤처기업-숲 지기(SSUP 地己) 발대식'을 개최했다.

이날 발대식에는 조한교 중진공 인력성장이사, '중소벤처기업-숲 지기'로 선정된 연수생 20명을 비롯한 관계자 30여명이 참석했다. 

'중소벤처기업-숲 지기'는 중진공 디지털러닝플랫폼인 '숲(SSUP)'을 통해 연수사업에 참여하고, 함께 성장하는 서포터즈를 의미한다.

중진공은 지난달 22일부터 열흘간 온·오프라인 연수사업에 참여한 연수생을 대상으로 지원자를 모집해 '중소벤처기업-숲 지기' 20명을 선발했다. 

서포터즈로 위촉된 '중소벤처기업-숲 지기'는 오는 10월 31일까지 약 3개월 간 연수 수강후기 게시, SNS 홍보, 디지털러닝플랫폼 기능 제안, 연수 홍보 아이디어 제안, 연수 커리큘럼 제안 등 온·오프라인 연수 전반에 걸쳐 다양한 활동을 수행한다.

조한교 인력성장이사는 "중진공 연수생으로 구성된 '중소벤처기업-숲 지기'는 중소벤처기업 현장 중심의 소통 창구가 될 것"이라며 "중소벤처기업-숲 지기들의 적극적인 활동을 통해 실효성 있는 의견을 청취하고, 중소벤처기업과 연수생이 체감할 수 있는 공공연수 서비스 제공을 위해 적극 반영하겠다"고 전했다.

한편 중진공 디지털러닝플랫폼 숲(SSUP)은 중소벤처기업 임직원뿐만 아니라 기술, 경영, 어학, 자격증, 자기계발 등의 학습을 희망하는 국민 누구나 이용 가능하다. 연수과정 등 보다 자세한 내용은 중진공 디지털러닝플랫폼에서 확인하면 된다.

진주=강연만 기자 kk77@kukinews.com

강연만 기자 kk77@kukinews.com