사진설명. 왼쪽부터 대학원 융합공학과 임지현, 장웅식 재학생, 왕동환 교수

융합공학부 왕동환 교수와 대학원 융합공학과 임지현, 장웅식 재학생이 자기조립형 다목적 펜던트 고분자를 도입하여 차세대 페로브스카이트 광전소자 구현에 성공했다. 연구팀은 초분자 자기조립 제어를 통해 전하 수송과 정공 차폐 효과가 있는 펜던트 고분자를 개발함으로써 이 같은 연구 성과를 거뒀다.

공액 고분자는 우수한 전하 캐리어 수송 특성으로 유기반도체 및 페로브스카이트 소재 기반의 광전소자에 적용되어 성능 향상에 기여해왔다. 그러나 합성 단계의 어려움으로 인해 응용 분야 확장에 한계를 보였다.

연구팀은 비교적 용이한 합성 경로를 통해 다목적 펜던트 고분자를 새롭게 합성하였다. 분자 간의 우수한 패킹과 효과적 에너지 레벨을 형성함으로써 광활성 층에서 생성된 전하를 효율적으로 수송시켜 전류의 흐름을 개선함과 동시에, 펜던트 고분자의 높은 LUMO(lowest unoccupied molecular orbital) 레벨은 전자 주입 장벽을 높여, 암전류 억제 효과 및 우수한 광 센싱 능력을 이끌었다.

사진설명. 자기조립형 팬던트 고분자 기반 페로브스카이트 광전소자 모식도

연구팀은 “이번 연구는 화학적/전기적 특성이 우수한 신규 펜던트 고분자의 도입으로 선택적 전하 이동을 구현하여, 차세대 광센서 응용 분야의 성능 향상과 안정성 확보에 기여할 것으로 기대된다”며 “향후 신규 고분자 소재를 기반으로 차세대 에너지소자 및 이미지센서 개발하기 위한 연구를 계속 진행할 계획”이라고 말했다.

이번 연구 성과는 화학 분야의 저명한 학술지 ChemSusChem(2021년 인용지수, Impact factor = 8.928)의 11월 18일 최신호의 표지 논문(Front Cover)으로 선정됐다.

사진설명. ChemSusChem 논문 Front Cover Image