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폴리에틸렌다이옥시사이오펜(PEDOT)의 중요성, 특성 및 용도 확장

전문가 제언: ○ 음이온이나 양이온으로 도핑된 폴리아세틸렌은 금속과 같은 높은 전기전도성을 나타낸다는 연구논문이 1977년에 발표된 이후 유기합성금속에 대한 이론적 해석과 응용면에서 괄목할만한 발전이 있었다. 공액 이중결합으로 구성된 폴리아세틸렌은 띠 간격이 반도체영역일 뿐만 아니라 이온이나 금속으로 도핑을 하면 폴라론이나 바이폴라론의 구조를 가지면서 금속의 전기전도도를 나타낸다. 공액 이중결합은 복소환 구조를 가진 고분자에서도 얻을 수 있으며, 폴리아세틸렌보다 가공성과 안정성이 뛰어나 다방면으로 용도개발이 기대된다.

○ 사이오펜의 유도체인 에틸렌다이옥시사이오펜 단량체로부터 전기전도성 고분자가 상업적으로 생산되어 전자재료로 각광을 받게 되었다. 단량체로부터 제자리 중합으로 즉석에서 가공이 가능하고, 한편으로는 폴리스타이렌설포네이트의 수용액에서 단량체를 중합하면 착체가 얻어지는데 수용성이며 필름을 만들었을 때 높은 전기전도성은 물론 접착력이 강하고 필름의 강도가 높다. 따라서 전자재료로 대단한 가능성을 가지고 있다.

○ 그러나 폴리사이오펜은 낮은 전기전도도 때문에 활용도가 떨어진다. 따라서 전기전도도의 향상에 대한 기초적인 연구가 더욱 필요하다. 분자의 입체 규칙성에 기초한 분자배열의 향상이나 도핑제의 구조와 농도가 전기전도성에 미치는 영향이 철저히 규명되어야 한다. 폴리사이오펜 유도체가 전기전도성 및 전자기능성 재료로 가지는 치명적인 결함은 단량체의 가격이 너무 높다는 것이다. 단량체 구조를 보다 단순화하여 합성경로를 줄이면서도 높은 전기전도성을 가지고 수용성이면서 강한 필름을 형성할 수 있는 분자 구조의 설계가 절실히 요구된다.

○ 폴리사이오펜은 투명성, 안정성 및 가공성이 뛰어난 유기 합성금속으로 단순한 전극으로 사용하기보다는 전자소자의 전극 즉 정공 투입 전극으로 발광소자와 태양광전지에 활용된다. 사이오펜 올리고머나 중합체는 도핑하기 전 상태에서는 반도체 특성을 가지고 있으며, 유기 트랜지스터로서의 가능성도 검정되었다. 전하이동도가 비정질 실리콘 정도가 되는 것이 1차 목표이며, 궁극적으로는 다중 결정 및 단결정 실리콘의 전하이동도를 갖는 폴리사이오펜의 출현이 크게 기대된다.

저자: Kirchmeyer, S; Reuter, K
자료유형: 학술정보