왼쪽부터 서강대학교 옥강민 화학과 교수, 장준익 물리학과 교수, 제1저자 Zeng Wei 박사.
서강대학교 화학과 옥강민 교수와 물리학과 장준익 교수 공동연구팀이 서로 다른 광학 활성 요소를 하나의 결정 안에 배열해 빛의 파장 변환 성능을 높이는 광학 소재 설계 전략을 개발했다.
이번 연구에는 화학과 박사후연구원 Zeng Wei 박사가 제1저자로, 옥 교수와 장 교수가 공동 교신저자로 참여했다. 연구 결과는 미국화학회 학술지 ‘Journal of the American Chemical Society(JACS)’에 게재됐다.
연구팀은 몰리브데넘(Mo)과 과산화물, 유기 분자가 결합한 퍼옥소몰리브데이트(peroxomolybdate)에 유기 분자의 배위 자리 수를 조절하는 ‘배위 자리 공학(coordination-site engineering)’을 적용해 세 종류의 결정을 합성했다.
연구 결과 유기 분자의 결합 방식에 따라 결정 내부의 원자 배열과 대칭성이 변했으며, 유기 분자의 π-전자계와 몰리브데넘 금속 중심, 과산화물의 전자계가 비선형 광학 특성에 함께 기여하는 비중심대칭 구조가 형성됐다.
연구팀은 결정 합성과 구조 분석, 광학 특성 측정, 이론 계산을 함께 진행해 결정 구조 변화와 파장 변환 성능의 관계를 분석했다.
옥강민 교수는 “서로 다른 광학 활성 요소들이 결정 내부에서 함께 작용하도록 설계하는 방법을 제시한 연구”라며 “다양한 고성능 광학 결정 개발에 활용할 수 있을 것”이라고 설명했다.
장준익 교수는 “결정 구조와 빛의 파장 변환 성능 사이의 관계를 규명했다는 데 의미가 있다”고 말했다.