김하석 교수팀, LED 발광효율 획기적 향상하는 원천기술 개발
화학부 김하석 교수가유기발광다이오드(OLED)의 발광효율을 획기적으로 높일 수 있는 원천기술을 개발했다.
김하석 교수팀은 전자를 받아들이는 중심분자에 전자를 공급하는 분자 4개를 십자가 형태로 결합시켜 전기화학적 발광 세기를 수십 배 높이는 데 성공했다고 밝혔다.
이 연구 결과는 화학분야 국제학술지 '앙게반테 케미(Angewante Chemie)' 3월호(3월 23일자)에 표지논문으로 게재됐다.
태양전지나 LCD, 꿈의 디스플레이로 불리는 OLED, 휘는 디스플레이의 핵심 소자인 유기트랜지스터 등은 모두 전자 이동에 의한 시스템으로 차세대 핵심 기술 분야의 근간이 되는 중요한 분야이다.
발광물질의 전기화학발광 효율은 발광물질의 성능을 평가하는 중요 지표 중 하나이며 발광이 잘되는 분자도 전기화학 반응 중 불안정해져 발광이 일어나지 않거나 세기가 약해 디스플레이 소자나 발광 물질로 활용되지 못하는 경우가 많다.
김 교수팀은 전자를 잘 받아들이는 '파이렌(pyrene)' 분자를 중심으로 주위에 전자를 공급하는 분자 4개를 십자가 형태로 결합시켜 전기화학발광 중 생성되는 중간체의 안정성을 높여 발광 효율을 획기적으로 높이는 데 성공했다.
연구진은 전자 공급 분자가 결합된 물질들은 형광효율이 높아지고 전기화학발광 효율은 형광효율과 비례하나 전자 공급 분자 4개가 결합될 경우에는 형광효율이 상대적으로 떨어지는데도 전기화학발광 세기는 오히려 수십 배 높아지는 것으로 나타났다고 밝혔다.
이들은 또 발광물질들을 체계적으로 디자인한 뒤 발광특성을 비교 분석해 발광 효율이 높아지는 근본 원리도 밝혀냈다. 
그림설명 : 중심 분자에 전자 공급 분자 1개가 결합된 경우와 4개 결합된 경우 전기화학발광 세기를 비교한 그래프(사진 왼쪽)와 중심 분자 '파이렌(A)' 주위에 전자 공급 분자(D) 4개가 결합된 새로운 전기화학발광 시스템 그림(사진 오른쪽)
전자를 받아들이는 중심 분자에 전자 공급 분자가 많이 결합할수록 전기화학발광이 일어날 때 분자의 안정성이 높아져 전기화학발광 효율을 향상시킨다는 것이다.
김 교수는"이 연구를 통해 밝혀낸 전기화학 발광물질 시스템을 활용하면 OLED 물질 개발에 새 장을 열 것으로 기대된다"며"또한 전자 이동을 근간으로 한 태양전지와 LCD, 유기트랜지스터 등 새로운 광전소자 개발에도 촉매 역할을 할 것"이라고 말했다.
2009.3.31
서울대학교 홍보부