3월 과기인상에 김동하 교수…차세대 초분자 키랄 광학소재 개발

김동하 이화여대 화학·나노과학과 교수 [과기정통부 제공. 재판매 및 DB 금지]

(서울=연합뉴스) 조승한 기자 = 과학기술정보통신부와 한국연구재단은 대한민국 과학기술인상 3월 수상자로 김동하 이화여대 화학·나노과학과 교수를 선정했다고 4일 밝혔다.

김 교수는 차세대 초분자 키랄 광학소재 기술을 개발해 빛의 성질을 나노 단위에서 정밀 제어하는 원천기술 및 광학 나노기술 분야에 기여한 공로를 인정받았다.

키랄성은 왼손과 오른손처럼 분자가 거울에 비춘 듯 닮았지만, 성질은 다른 특성을 뜻한다.

키랄 광학소재는 빛의 회전성인 편광을 제어할 수 있어 3차원(3D) 디스플레이와 정보보안, 바이오이미징 등 첨단 광학 분야 핵심 기술로 주목받고 있다.

하지만 기존 고분자 기반 키랄 조립 방식은 구조가 변형되기 쉬워 외부 환경에 취약하고 가시광 영역 중 적색 원편광을 안정적으로 구현하기 어려워 범용 소재로 쓰이기에는 한계가 있었다.

김 교수팀은 단분자 미셸(물에 잘 녹는 친수성이 바깥 껍질로, 소수성이 내부에 담긴 공 형태 화합물)을 형성하는 별모양 블록 공중합체를 조립 단위체로 도입해 외부 자극에도 흔들림 없는 '초분자 키랄 공동조립 플랫폼'을 제시했다.

블록 공중합체를 키랄 첨가제와 다중 수소를 결합시켜 키랄 정보가 분자 수준에서 거시구조까지 정밀 증폭되도록 설계해 복합체부터 나노벨트, 마이크로 섬유까지 이어지는 계층적 조립 구조를 확보해 100일 이상 구조적으로 안정한 시스템을 구현했다.

여기에 연구팀은 비(非)키랄 발광체를 도입해 적색을 포함한 가시광 전 영역에서 고효율 풀컬러 원편광(CPL) 발광을 구현해냈다.

이렇게 제작한 조립체는 기존 고분자와 비교해 가장 높은 발광 효율을 달성했고 반복적인 가열과 냉각 후에도 성능 저하가 없는 것으로 나타났다.

이번 연구는 지난해 8월 최고 권위 국제학술지 '사이언스'에 실렸다.

김 교수는 "이번 연구는 미시적 분자 키랄성 정보가 어떻게 거시적인 초분자 구조로 전달·증폭되는지에 대한 원천 원리를 규명한 데 학술적 의의가 있다"며 "앞으로도 서로 다른 영역에 응용되는 소재를 설계하는 보편적 원리를 구축·공유해 나가겠다"고 말했다.

shjo@yna.co.kr

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