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빛이 직진할 때에는 좌·우, 위·아래 등 모든 방향으로 진동하면서 뻗어나간다. 그 중 원을 그리며 나선형으로 나아가는 빛(원편광)을 이용하면 디스플레이의 발광 효율을 크게 개선할 수 있어 기대를 모으고 있다. 원편광이 디스플레이의 핵심요소인 외부 반사광 차단 필름을 통과할 수 있어 휘도가 높게 유지되기 때문이다.
뿐만 아니라 원편광을 이용하면 양자 암호화 통신도 구현할 수 있어 센서, 통신, 보안 등에서의 응용도 기대된다. 하지만 원편광 발광재료의 제작이 복잡하고 어려워 연구에 제한이 있었다.
연구팀은 분자의 자발적인 응집으로 형성되는 나선형의 짧은 섬유가닥들 사이에 발광체를 도입하는 방법을 사용해 복잡한 원편광 발광재료 설계법을 대체할 새로운 방법을 제시했다.
지금까지는 시계·반시계방향 중 한쪽으로 회전하는 원편광을 발산하기 위해 발광재료도 반드시 입체발생 중심을 도입한 복잡한 광학이성질체로 구성돼야 한다는 고정관념이 있었다. 그러나 이 연구에서는 입체발생 중심이 전혀 없는 분자들로만 구성됐음에도 원편광 발광이 관측돼 기존 상식을 벗어났다.
입체발생 중심은 어떤 원자의 원자단 2개를 상호 교환했을 때 다른 분자가 되는 점이다.
최석원 교수는 “이 연구를 통해 원편광 발광재료 설계에 대한 상식이 깨졌다”라며 “향후 이 연구 개념이 적용된 원편광 발광의 색변환 재료를 개발해 미래 디스플레이 산업에 기여하고 싶다”라고 말했다.
이 연구 성과는 교육부·한국연구재단 기초연구사업(기본연구) 등의 지원으로 수행됐다. 김병천, 최현준, 이재진 학생(경희대학교)이 연구에 참여했다. 재료과학 분야 국제학술지 ‘어드밴스드 펑셔널 머티리얼스(Advanced Functional Materials)’에 6월 11일 게재됐다.
