초록 ▼

□ 연구개요
비중심대칭구조 물질이란 결정 구조 내에 반전대칭이 없는 물질을 의미한다. 반전대칭을 형성시키지 못하게 하려면 비대칭 단위체를 도입하는 것이 가장 일반적이고 효과적인 방법이지만 비대칭 단위체가 반평행적 방식으로 배열되면 그 물질은 반전대칭을 가지게 되어 비중심대칭구조 물질만이 가지는 독특하고 유용한 성질을 잃게 된다. 본 연구에서는 국부적 비대칭 요소들을 평행하게 정렬할 수 있는 요인들을 상세하게 연구하여 더욱 체계적으로 비중심대칭구조 재료 물질들을 개발하려는 연구를 수행하였다. 구체적으로는 비대칭 단위체들의 배열을

□ 연구개요
비중심대칭구조 물질이란 결정 구조 내에 반전대칭이 없는 물질을 의미한다. 반전대칭을 형성시키지 못하게 하려면 비대칭 단위체를 도입하는 것이 가장 일반적이고 효과적인 방법이지만 비대칭 단위체가 반평행적 방식으로 배열되면 그 물질은 반전대칭을 가지게 되어 비중심대칭구조 물질만이 가지는 독특하고 유용한 성질을 잃게 된다. 본 연구에서는 국부적 비대칭 요소들을 평행하게 정렬할 수 있는 요인들을 상세하게 연구하여 더욱 체계적으로 비중심대칭구조 재료 물질들을 개발하려는 연구를 수행하였다. 구체적으로는 비대칭 단위체들의 배열을 체계적으로 통제하기 위하여 양이온의 크기, 양이온 배위 환경의 유연성, 수소 결합 효과를 상세히 조사하였다. 이러한 요인들이 대칭성에 어떠한 영향을 미치는지 연구하여, 비중심대칭구조 재료 물질을 합리적이고 체계적으로 개발하려는 연구를 수행하였다.

□ 연구 목표대비 연구결과
1차년도는 구조 개질 및 비대칭 단위체의 배열에 영향을 주는 요인을 통제하는 것을 목표로 하여 연구를 진행하였다. KBe₂BO₃F₂ 구조를 개질하여 층간 상호작용을 강화시키고 결정성장에 유리하면서 비선형광학 특성이 우수한 Pb₂BO₃Cl을 합성하였다. 비대칭 단위체에 영향을 주는 내부 수소결합을 이용하여 극성 사슬을 형성시켜 강한 제 2고조파 발생 효율을 보이는 타이타늄 기반의 CAUMOF-18도 합성하였다.
2차년도에는 구성 원소의치환에 따른 대칭성과 특성 변화를 관찰하고 구조-특성 상관관계를 규명하고자 하였다. Li₁₃M(SeO₃)₄와 Li₆M(SeO₃)₂의 연구를 통해 도입된 전이 금속이 구조, 자기적 특성, 및 비대칭 배위환경 형성에 미치는 영향을 연구하였다. NaLn(IO₃)₄ 연구에서는 란타넘계 원소의 자체 빛 흡수 특성이 비선형광학특성에 미치는 영향을 연구하고 NaLn(IO₃)₄의 광발광 메커니즘을 규명하였다. Ca₄Bi_6-xLn_xO₁₃과 Bi_2-xLn_xSeO₅ 연구를 통해 한 방향으로 정렬된 Bi³⁺의 비공유전자쌍의 배열이 비선형 광학특성에 미치는 영향이 매우 중요함을 밝혀내었다.
3차년도에는 선행연구 결과를 활용하여 비선형광학특성이 매우 우수한 물질을 합성하고자 하였다. 과산화 이온이 배위되어 강한 뒤틀림을 보이는 Rb₃VO(O₂)₂CO₃, Cs₃VO(O₂)₂CO₃, KTP 구조를 모방한 CsSbF₂SO₄, 카이랄 유기 주형을 이용하여 비중심 대칭구조를 유도한 (C₈H₁₁N)₄[Bi₂Br₁₀] 등을 합성하였다. 이와 같이 연차별 연구 목표를 모두 달성하였다.
사업 시작 당시 3년간 분야 상위 10% 논문 4건 게재 및 국내 특허 등록 4건을 목표로 하였다. 연구팀은 본 연구를 수행하며 총 25편의 SCI 논문을 발표하였는데, 그중 분야 상위 10% 논문이 6편이고, 2편의 논문이 표지 논문으로 선정되었으며, 3편의 논문이 우수 논문으로 선정되었다. 새로 개발된 물질에 대하여 4건의 특허를 출원하여 4건 모두 등록되었다. 따라서 본 사업을 통해 발생한 연구 성과는 당초 연구 목표를 초과 달성하였다.

□ 연구개발결과의 중요성
본 연구에서는 비중심대칭구조 물질을 체계적으로 합성하는 전략을 제시하고 이를 구현함으로써 특성이 뛰어난 비중심대칭구조 물질을 체계적으로 합성하는 발판을 마련하였다. 구조-특성 상관관계 연구와 메커니즘 연구를 통해 물질의 구조로부터 유래하는 특성 및 고체 화학반응에 대한 이해도를 높였다. 이러한 연구개발 결과를 바탕으로 새로운 비중심대칭구조 물질을 좀 더 효율적으로 설계할 수 있다.

(출처 : 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 1-1. 연구 개요 ... 4
• 1-2. 연구의 목표 및 연구 범위 ... 5
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 8
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 18
• 4. 참고문헌 ... 19
• 5. 연구성과 ... 20
• 대표적 연구실적 ... 33
• 끝페이지 ... 49