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마이크로파에 의한 반도체고분자의 합성

전문가 제언: ○ 마이크로파는 극초단파라고도 불리는 전자파의 일종이다. 마이크로파는 제2차 세계대전 중에 레이더용으로 개발·이용되었으며, 그 후 통신기기 등에 폭넓게 이용되고 있다. 특히 휴대전화나 무선 LAN 등에서 최근 그 활용이 확대되고 있다. 1946년 레이더 개발 도중 우연히 마이크로파가 식품을 급속히 가열하는 현상이 발견되었으며 이것이 전자레인지의 발명으로 연결되었다. 마이크로파는 현재 식품의 가열과 건조, 살균, 고무의 가류, 고분자의 가교, 세라믹의 소성 등의 용도 및 암 치료 등의 의료 분야에서도 널리 사용되고 있다.

○ 마이크로파를 화학합성, 특히 유기합성이나 고분자합성 공정에 응용하는 것은 상대적으로 늦었다. 1986년에 캐나다의 Gedye 등이 벤즈아미드의 가수분해와 안식향산의 에스테르화 등에 적용하였고, 미국의 Glguere 등이 안트라센에 Diels-Alder 부가반응에 적용하여 큰 가속효과를 본 것이 최초의 일이다. 그 후 마이크로파를 가열 원으로 유기합성반응이나 고분자합성에 응용하는 시도가 급속히 증가하였다.

○ 고분자 반도체재료는 전자디바이스의 차세대 요소 중의 하나로 활용되고 있다. 고품질의 고분자반도체를 발현하기 위해서는 천이금속이 촉매 역할을 하는 교차 커플링 반응이 필요하다. 그러나 이 반응은 반응시간이 길다. 마이크로파 가열은 반응시간을 단축하는데 효율적이고 부반응 생성물의 양을 줄일 수 있다. 마이크로파 가열을 이용하여 공액 고분자(conjugated polymer)를 제조할 수 있다. 특히 광전자와 전자디바이스로 응용하는 것을 목표로 하고 있다.

○ 마이크로파는 다양한 반응계에서 반응속도를 수배~1,000배로 가속시킬 뿐만 아니라 선택성 향상이나 나노입자의 생성 등 단순한 가열효과를 초월하는 새로운 반응영역으로 기대되는 사례가 많이 보고되고 있다. 특히 반응을 신속하게 실현할 수 있기 때문에 의약품 개발, 조합 화학(combinatorial chemistry) 및 실험실 단계에서의 반응 탐색 등으로 폭넓게 이용되어 오고 있다. 통상의 가열반응에서는 필수적인 용매나 촉매가 필요 없는 사례도 있다. 따라서 청정화학(clean chemistry)의 관점에서도 아주 유용한 도구로 인식되고 있다.

저자: Frank Galbrecht, Torsten W. Bunnagel, Ullrich Scherf, Tony Farrell
자료유형: 학술정보