보고서 정보
주관연구기관 |
고려대학교 Korea University |
연구책임자 |
최종호
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보고서유형 | 최종보고서 |
발행국가 | 대한민국 |
언어 |
한국어
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발행년월 | 2017-11 |
과제시작연도 |
2016 |
주관부처 |
과학기술정보통신부 Ministry of Science and ICT |
등록번호 |
TRKO201800003119 |
과제고유번호 |
1711036933 |
사업명 |
개인연구지원 |
DB 구축일자 |
2018-04-14
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키워드 |
과도화학종.탄화수소 라디칼.π-공액 방향족 분자 송이빔.교차빔 장치.반응 메커니즘.순이론적 양자계산.송이빔 증착.유기 박막소자.전도 메카니즘.transient chemical species.hydrocarbon radical.π-conjugated aromatic molecule cluster beam.crossed-beam apparatus.reaction mechanism.ab initio quantum calculation.cluster beam deposition.organic thin-film device.conduction mechanism.
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DOI |
https://doi.org/10.23000/TRKO201800003119 |
초록
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연구의 목적 및 내용
국내 최초로 자체 설계-제작된 교차빔 장치와 송이빔 증착기를 이용하여 과도화학종인 π-공액 탄화수소 라디칼과 방향족 송이화합물을 생성하고, 구조, 반응성 및 활용에 관한 연구를 고분해능 레이저 분광학, 순이론적 양자 통계 계산, 표면 분석법 등을 이용하여 조사한다. 이를 통해 미개척 연구 분야인 탄화수소 라디칼의 산화반응 메카니즘을 규명하여 반응모형을 정립하고, 대기, 환경, 우주성간 화학 분야에서 화학적 조성 및 변환 과정을 이해한다. 또한, 방향족 송이빔을 응용한 다양한 기능성 유기박막 소자를 제작하여
연구의 목적 및 내용
국내 최초로 자체 설계-제작된 교차빔 장치와 송이빔 증착기를 이용하여 과도화학종인 π-공액 탄화수소 라디칼과 방향족 송이화합물을 생성하고, 구조, 반응성 및 활용에 관한 연구를 고분해능 레이저 분광학, 순이론적 양자 통계 계산, 표면 분석법 등을 이용하여 조사한다. 이를 통해 미개척 연구 분야인 탄화수소 라디칼의 산화반응 메카니즘을 규명하여 반응모형을 정립하고, 대기, 환경, 우주성간 화학 분야에서 화학적 조성 및 변환 과정을 이해한다. 또한, 방향족 송이빔을 응용한 다양한 기능성 유기박막 소자를 제작하여 형광 특성 및 전도 메카니즘을 조사하고, 분자구조-소자성능 상관관계를 연구한다.
연구결과
본 연구진은 국내에서 최초로 자체 설계-제작하여 원천기술 및 특허를 보유하고 있는 교차빔 장비와 송이빔 증착기를 이용하여 총 3년의 연구기간 동안 과도화학종의 반응 동력학과 응용 연구를 수행하였다.
기체상에서 π-공액으로 인한 공명구조와 hyperconjugation으로 인해 상대적으로 안정한 불포화탄화수소 라디칼을 초음속 섬광 열분해법을 이용하여 다량으로 순수하게 생성, 검출, 분석하였고, 이들 라디칼의 산화 반응을 교차빔 장치와 고분해능 레이저 분광학을 이용하여 반응동력학 연구를 수행하였다. 순이론적 양자통계계산을 병행하여 분자수준에서의 반응 메카니즘을 규명하였다. 이를 통해 라디칼 화학종의 기체상 반응모형을 정립하고, 대기, 환경 분야에서 화학적 조성 및 변환 과정을 이해하는데 일조하였다.
또한, 과도화학종 생성과정에서 얻은 기초 기술을 응용하여 진공하에서파이공액 유기 분자에 바탕을 둔 반도체 유기박막을 큰 유전상수(high-k) 절연체 위에서 성장시킨 후 표면 및 결정구조, 광화학 등의 특성을 조사였다. 이를 기반으로, 유기박막 소자분야에서 가장 핵심 소자인 공기 중에서 안정하면서 저전압에서 p-형/n-형/양쪽성 트랜지스터, 발광 트랜지스터, 인버터 등을 제작하고, 전류-전압 특성, 전도도, 광 특성 등을 조사하였다. 또한, 유기분자간 π-π 상호작용을 통한 전하전도 메카니즘을 규명하였으며, 박막 소자의 성능과 유기 분자구조 사이의 상관관계를 도출하여 미래형 유기소자 제작 및 응용 기술 개발의 학문적 기초 토대를 제공하였다.
연구결과의 활용계획
본 연구진이 총 3년의 연구기간동안 교차빔 및 송이빔 증착 장치를 이용하여 수행한 연구를 통해 습득한 과학적 지식은 학술논문 발표로, 기술적 know-how는 특허 출원-등록을 통해 원천기술를 확보하려 한다. 또한, 화학, 진공, 환경, 유기전자소자 관련 산업의 발전과 고급 전문인력 양성에 기여할 것이다. 특히, 미개척 분야인 과도화학종의 화학반응성 연구 및 미래형 유기박막 전자소자 응용기술 개발을 통해 반응동력학, 대기환경, 차세대 유기소자 등의 연구개발 분야에서 국내외적으로 선도적 역할 수행이 기대된다.
(출처 : 요약문 4p)
Abstract
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Purpose& contents
A combined crossed-beam and theoretical study with the aids of high-resolution laser spectroscopy, ab initio quantum statistical calculations and surface analysis will be carried out to understand reactive gas-phase oxidation reaction dynamics of π-conjugated hydrocarbon radical
Purpose& contents
A combined crossed-beam and theoretical study with the aids of high-resolution laser spectroscopy, ab initio quantum statistical calculations and surface analysis will be carried out to understand reactive gas-phase oxidation reaction dynamics of π-conjugated hydrocarbon radicals, which remains unexplored in atmospheric and interstellar chemistry. Characterization of aromatic organic-based optoelectronic devices produced through a cluster beam deposition method will also be performed using various aromatic molecule clusters to understand light-emission and conduction mechanisms, and molecular structure-device performance relationship for future high-performance electronics.
Result
This research proposal aims to study not only gas-phase oxidation reaction dynamics of hydrocarbon radicals, but also characterization of organic-based optoelectronic devices.
- The gas-phase oxidation reaction dynamics of a series of hydrocarbon radicals have been investigated as prototypal radical-radical oxidation reactions. High-resolution laser spectroscopy in a crossed-beam configuration was applied to examine the nascent rovibrational state distributions and Doppler profiles of the reactive scattering products from oxidation reactions of a series of saturated and unsaturated hydrocarbon radicals as prototypal radical-radical reactions. With the aid of the ab initio quantum statistical calculations, the reaction mechanism and dynamic characteristics were examined at the molecular level.
- Systematic investigations of the performance of various optoelectronic organic devices prepared by the cluster beam deposition method onto high-k dielectrics were be carried out using semiconducting aromatic organic molecules. The target organic thin-film devices range over a variety of thin-film transistors, light-emitting transistors, inverters, etc. The structures and functional properties were systematically examined to establish the correlation between their molecular structures and electrical and optical properties for future high-performance, organic-based electronics.
Expected Contribution
Scientific and technological knowledge obtained from the reaction dynamics of hydrocarbon radicals and organic-based thin-film optoelectronic devices will be utilized to help develop physical chemistry, materials science and closely related academic and industrial fields including atmospheric chemistry and organic electronics. The emphasis on creativity and superiority will also provide participating students and researchers with abundant challenges to tackle with and opportunities to thrust forward as international leaders in their respective fields.
(출처 : SUMMARY 5p)
목차 Contents
- 표지 ... 1
- 목차 ... 2
- 연구계획 요약문 ... 3
- 연구결과 요약문 ... 4
- 한글요약문 ... 4
- SUMMARY ... 5
- 연구내용 및 결과 ... 6
- 1. 연구개발과제의 개요 ... 6
- 2. 국내외 기술개발 현황 ... 9
- 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 13
- 4. 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 24
- 5. 연구결과의 활용계획 ... 28
- 6. 연구과정에서 수집한 해외 과학기술정보 ... 31
- 7. 주관연구책임자 대표적 연구실적 ... 33
- 8. 참고문헌 ... 33
- 9. 연구성과 ... 35
- 10. 국가과학기술지식정보서비스에 등록한 연구시설‧장비 현황 ... 41
- 11. 연구개발과제 수행에 따른 연구실 등의 안전조치 이행실적 ... 41
- 12. 기타사항 ... 44
- 별첨1 대 표 연 구 실 적 ... 45
- 별첨2 세부 목표 관련 증빙 ... 60
- 끝페이지 ... 82
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