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권오필 교수팀, 테러공포 맞설 ‘티레이’ 소재 개발[17.8.11]
제목 권오필 교수팀, 테러공포 맞설 ‘티레이’ 소재 개발[17.8.11]
등록일 2017-08-11 조회수 1567
첨부파일
 
 
 
우리 학교 권오필 교수(응용화학생명공학과·대학원 분자과학기술학과, 사진)가 새로운 유기소재를 개발해 티레이(T-ray)의 활용 폭을 넓힐 수 있는 길을 열었다. 티레이는 전자파인 테라헤르츠파(THz)를 지칭하는 것으로 인체에 해가 없고 투과력이 높아 테러 현장의 위험물 분석과 의료, 환경 분야 등에 적용이 가능하다. 
 
이번 연구는 미국 메사추세츠공과대학(MIT) 화학과의 키이스 넬슨(Keith A. Nelson) 교수팀과의 공동 연구로, 관련성과는 소재 분야 저명 학술지인 <어드밴스드 매터리얼즈(Advanced Materials)> 8월11일자 표지 논문으로 선정됐다. 
 
논문 제목은 <고효율 테라헤르츠파를 발생시키는 새로운 종류의 비선형광학 유기결정(Benzothiazolium Single Crystals: A New Class of Nonlinear Optical Crystals with Efficient THz Wave Generation)>이다.
 
‘꿈의 전자파’로 불리는 티레이는 빛의 영역과 전파의 영역 사이에 존재하며 빛과 전파 두 가지의 특성을 동시에 띠는 전자기파다. 티레이는 인간의 눈으로는 확인할 수 없는 물체의 내부를 투과할 수 있어 위험물 탐지를 비롯한 보안 분야 뿐 아니라 의료와 환경, 산업계에서 다양하게 응용할 수 있다. 특히 단단한 물질만을 투과하는 x-레이와 달리 티레이는 고체 뿐 아니라 액체의 종류까지 식별할 수 있으며 인체에 무해하다. 
 
티레이는 미래 기술의 하나로 주목받아 왔으나 그동안 대부분의 티레이 광원 소재가 저출력에 광대역을 포괄하지 못했다. 때문에 분석할 수 있는 물질의 다양성과 정확도에 한계가 있었던 것. 이에 권오필 교수 연구팀은 높은 효율을 가진 티레이 광원 소재를 개발하기 위해 공동 연구를 진행해 왔다. 
 
고출력의 티레이를 발생시키기 위해서는 고효율의 분자가 결정 내에서 완벽한 비대칭 배열을 하는 광원 소재의 개발이 필수적이다. 권 교수팀은 광원 소재의 화학구조를 변화시킴으로써 결정 내에서 분자가 완벽한 비대칭 배열을 할 수 있고 동시에 전자를 강하게 잡아당길 수 있는 화학구조를 도입했다. 이를 통해 고출력의 티레이를 발생시킬 수 있는 유기소재의 결정을 만드는데 성공했다. 
 
연구팀이 개발한 새로운 분자 구조의 유기결정소재를 활용한 결과 기존에 사용하던 무기결정 기반의 티레이 광원에 비해 10배 이상 효율이 높아졌다. 이로써 그동안 고가의 광증폭기를 이용해 낮은 효율을 보완해야만 했던 티레이 광원 설비의 단점을 극복할 수 있을 것으로 보인다. 더불어 티레이 설비를 더욱 소형화할 수 있어 편의성과 집적화 문제를 함께 개선할 수 있을 전망이다. 
 
권오필 교수는 “티레이 광원의 소재로 활용되는 기존의 유기결정에 전자를 강하게 잡아당기는 구조를 도입하게 되면 결정 내 분자들이 대칭 배열을 이루어 티레이 발생효율이 낮아지는 문제점이 있었다”며 “그동안 티레이 광원 소재 개발의 한계로 여겨졌던 부분”이라고 설명했다.
 
권 교수는 이어 “광원 소재의 화학구조를 간단하게 변화시키는 것만으로 티레이의 효율을 높일 수 있었다는 점이 이번 연구 성과의 의의”라며 “앞으로도 분자 디자인을 통해 새로운 광원 소재를 개발하고, 이를 기반으로 여러 산업에서 다양하게 이용될 수 있는 티레이 시스템을 구축할 수 있을 것”이라고 말했다.        
 
 
<Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA 제공>


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