| 초록 |
□ 연구개요 기존의 triplet sensitizer는 주로 Porphyrin 계열의 유기염료가 주로 적용이 되어 왔다. 이들은 낮은 빛 흡수 능력, 중금속에 의한 독성, 복잡한 구조로 인한 높은 합성 비용이 한계점으로 지적되고 있고 이를 대체할 수 있는 non-porphyrin 계열의 triplet photosensitizer의 개발이 반드시 필요하다. 또한 TTA-UC의 시스템을 위해서 높은 triplet lifetime과 triplet quantum yield를 가지는 triplet photosensitizer의 개발이 필요하다. 그러므로 기존의 전략들이 가지는 한계점을 극복할 수 있는 새로운 타입의 triplet photosensitizer의 연구를 진행하였다. □ 연구 목표대비 연구결과 - 두 가지 BODIPY dye 모체를 기반으로 triphenylamine (TPA), anthracene, pyrene, perylene의 여러 donor를 조사하고 이를 BODIPY dye에 도입 염료를 개발함 - donating power와 triplet 특성 (quantum yield, triplet lifetime)의 상관관계를 연구를 진행함 - 1차년도에 개발된 우수한 triplet 특성을 갖는 Donor-acceptor 구조에 heavy atom effect를 추가로 도입하여 D-A-H 분자 구조를 합성함. 또한 heavy atom을 바꿔가면서 triplet 특성이 우수한 분자 구조 선정 및 합성을 진행함 - TTA-UC 특성 평가 (UC spectrum, UC quantum yield, Ith 측정) - 600nm (적색) 이상의 영역에서 흡수하는 다양한 D-A-H 분자 구조의 설계, 합성 및 특성 평가 - BODIPY dye의 pyrrolic 위치에 styryl 치환기를 도입하면 공액 골격을 효율적으로 확장하고 더 긴 파장 스펙트럼 특성을 얻을 수 있으므로 2차년도에 개발된 우수한 triplet 특성을 갖는 D-A-H 분자에 styryl기 치환체를 도입함 - PET와 HAE의 시너지 효과 연구 및 작동 기전에 대한 규명을 위해 spin-orbit coupling matrix element (SOCME) 계산과 cyclic voltammetry를 측정을 진행함 □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) 본 연구는 기존 triplet 소재들의 한계점을 극복할 수 있는 대안으로 지금까지 학계에 보고되지 않은 D-A-H 구조를 제시하였으며, 선행연구를 통하여 그 가능성을 확인하였다. 본 연구개발성과를 통해 TTA-UC의 구성성분인 triplet photosentisitizer의 구조와 triplet 특성간의 상관관계를 규명하고 우수한 특성의 sensitizer를 개발하여 TTA-UC의 성능을 증진 시키는 연구 성과를 얻었다. 특히 TTA-UC에 활용되는 upconversion은 down conversion에 비하여 장파장의 영역을 사용할 수 있다는 이점으로 인하여 태양전지, 바이오이미징 등의 성능을 향상시킬 수 있는 핵심 기술이다. 그러므로 이번 연구를 통해 무한한 청정 에너지원인 태양 에너지를 보다 효과적으로 활용하고, 여러 광학기반 기기 및 의료 기기의 효율을 획기적으로 향상시킬 수 있는 기반을 마련할 것이다. (출처 : 연구결과 요약문 2p) |
