초록

당해년도의 연구목표에 따른 연구개발 내용 및 범위 다음과 같다.a. 비선형 광특성이 우수한 precursor solution의 제조b. Sol-Gel 법에 의한 유기·무기 복합체의 제조c. Sol-Gel 법을 이용한 유기·무기 복합체의 물리·화학적 특성 및 광특성 평가d. 제3차 비선형 흡수율(χ(³))의 평가 기술 확립 및 측정

목차 Contents

• 제 1 장 서론...17
• 1-1. 연구 목표...19
• 1-2. 연구 내용...19
• 1-3. 국내외 관련 기술 현황...20
• 1-4. 기술개발의 파급 효과 및 활용방안...22
• a. 기술적 파급효과...22
• b. 경제적 파급효과...23
• c. 기술 개발 결과의 활용방안...24
• 제 2 장 이론적 고찰...25
• 2.1. 비선형 광학 현상 및 그 이론과 응용...25
• 2.1.1. 비선형 광학 현상...25
• 2.1.2. 비선형 광학 이론...27
• 2.1.3. 비선형 광특성...29
• a. χ(3)의 측정방법...29
• b. DFWM 법...31
• c. Z scan 법...35
• d. THG 법...38
• e. EFISH 법...40
• f. Kerr gate 법...43
• 2.2. 제 3 차 비선형 광학재료...46
• 2.2.1. 제 3 차 비선형 유기 광학재료...48
• a. Poly(arylene vinylene)...50
• b. Polythiophene 과 thiophene-based conjugation polymer...53
• c. Polydiacetylene(PDA)...55
• d. Polyene 과 Polyacetylene...58
• 가. Polyene...58
• 나. Polyacetylene(PA)...59
• e. Rigid rod 같은 polymer...60
• f. Ladder polymer...60
• g. Organosilane polymer...64
• 2.2.2. 제 3 차 비선형 광학유리...64
• 2.3. 유기 ·무기 복합체 비선형 광학재료...69
• 2.3.1. 유기 ·무기 복합체의 구조...69
• 2.3.2. 유기 ·무기 복합체의 제조...73
• a. Composite 법...74
• b. ORMOSIL 법...76
• c. Impregnation 법...80
• 2.3.3. Sol-Gel Process를 이용한 유기무기 복합체 비선형 광학재료의 제조 방법...82
• a. Sol의 가수분해 및 중축합반응...83
• b. 젤의 형성(Gelation)...84
• c. 젤의 숙성 (Aging)...85
• d. 젤의 건조 (Drying)...85
• e. 젤의 소결 (Sintering)...86
• 2.3.4. Polymer precursor...86
• 2.3.5. Glass alkoxide...87
• 2.3.6. 코팅공정...88
• a. Dip coating...88
• b. Spin Coating...91
• 2.4. 비선형 광학재료의 응용...96
• 2.4.1. 비선형 광특성 응용 소자...100
• a. Optical switching device...101
• b. Optical bistable device...104
• c. Frequency conversion device...105
• d. Light modulation...106
• e. Optical limiter...107
• f. Optical phase conjugator...108
• 제 3 장 제 3 차 비선형광학 특성이 우수한 전구 중합체 용액 (precursor polymer solution) 의 제조...111
• 3.1. PPV 전구체의 합성...112
• 3.1.1. 단량체 1,4-xylene-bis(tetrahydrothiophenium chloride) (2) 의 합성...113
• 3.1.2. PPV precursor 용액의 제조...114
• 3.2. MPPV 전구체의 합성...114
• 3.2.1. 2,5-Dibromomethylanisole (3)의 합성...115
• 3.2.2. 단량체 2-methoxy-1,4-xylene-bis(tetrahydrothiophenium bromide) (4) 의 합성...116
• 3.2.3. MPPV precursor 용액의 제조...116
• 3.3. DMPPV-PPV 공중합체(copolymer) 전구체의 합성...116
• 3.3.1. 단량체 2,5-dimethoxy-1,4-xylene-bis(tetrahydrothiophenium chloride) (6) 의 합성...117
• 3.3.2. DMPPV-PPV precursor 용액의 제조...117
• 3.4. FPPV 의 전구체의 합성...118
• 3.4.1. 2,5-Bis(bromomethyl)fluorobenzene (7)의 합성...119
• 3.4.2. 단량체 2-fluoro-1,4-xylene-bis(tetrahydrothiophenium bromide) (8) 의 합성...120
• 3.4.3. FPPV precursor 용액의 제조...120
• 3.5. PBFV와 PBTV 전구체의 합성...120
• 3.5.1. 2,5-Dimethyl-1-phenyl 2,2-dimethoxy-1-ethyl ether (9)의 합성...121
• 3.5.2. 2,5-Dimethyl-1-phenyl 2,2-dimethoxy-1-ethyl thioether (10)의 합성...122
• 3.5.3. 4,7-Dimethylbenzofuran (11)의 합성...122
• 3.5.4. 4,7-Dimethylbenzothiophene (12)의 합성...125
• 3.5.5. 4,7-Bis(bromomethyl)benzofuran (13)의 합성...125
• 3.5.6. 4,7-Bis(bromomethyl)benzothiophene (14)의 합성...127
• 3.5.7. 4,7-Bis(tetrahydrothiopheniomethyl)benzofuran (15)의 합성...127
• 3.5.8. 4,7-Bis(tetrahydrothiopheniomethyl)benzothiophene (16)의 합성...130
• 3.5.9. PBFV의 precursor 용액의 제조...130
• 3.5.10. PBTV의 precursor 용액의 제조...132
• 3.6. PPV 계 전구체의 열제거 반응에 의한 PPV 유도체들의 합성 및 확인...132
• 3.6.1. IR 에 의한 PPV 계 전구체 및 최종 중합체의 분석...133
• 3.6.2. UV 에 의한 PPV 계 전구체 및 최종 중합체의 분석...138
• 3.6.3. DSC 와 TGA 에 의한 열분석...144
• 제 4 장. Sol-Gel 법에 의한 유기무기 복합체 비선형 광학 재료의 제조...147
• 4.1. Bulk 및 film 의 제조...147
• 4.1.1. Bulk 유기 ·무기 복합체 제조...151
• a. 원료 용액의 혼합...151
• b. Sol 의 건조 및 열처리...158
• 4.1.2. Film 유기 ·무기 복합체 제조...160
• a. 원료 용액의 혼합...161
• b. Film Coating(Spin Coating)...162
• c. Film 의 건조 및 열처리...165
• 4.2. 물리 및 광특성 평가...166
• 4.2.1. 밀도...167
• 4.2.2. TGA/DSC...170
• 4.2.3. IR...177
• a. Silica 유리계 복합체...180
• b. Borosilicate 유리계 복합체...191
• 4.2.4. UV/VIS...200
• 4.3. 구조특성 평가...231
• 4.3.1. SEM 측정 방법 및 결과...231
• a. 시편의 준비 및 관찰...235
• b. 결과 및 분석...235
• 4.3.2. TEM 분석...242
• a. 유기/무기 복합체의 TEM 시편 제작...244
• b. TEM 분석...248
• c. 결과 및 고찰...251
• d. 결론...266
• 4.4. 비선형 광특성 평가...267
• 4.4.1. THG...267
• 4.4.2. DFWM...269
• 4.4.3. Z-scan 법...269
• 제 5 장 결론...283
• 참고문헌...286