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신생 응용을 가진 함금속고분자

전문가 제언: ○ 현대사회 재료에 혁명적 공헌을 한 합성수지는 이제 전문가 재료 등으로 모습을 바꾸고 있다. 반도전성 또는 발광과 같은 고기능성을 발현시키는 금속(또는 메탈센터)을 고분자에 통합하여 고분자의 제조 용이성을 갖는 함금속고분자의 개념이 실현된 것은 10여 년 전이었다. 금속을 함유한 중합반응 시의 문제점인 고분자량과 용융성이 해결된 것이다.

○ 함금속 고분자의 비슷한 예로는 염료감응태양전지에서 고분자는 아니지만 내구성 향상을 위해 긴 사슬을 함유한 여러 고리의 유기계 화합물 리간드를 갖는 Ru계 착체 염료가 있었다. 본문에서 영국 Bristol 대학 저자들은 함금속 고분자의 고기능 응용을 위한 기술개발 예를 소개하고 있다. 메탈센터는 Fe, Ir 그리고 Pt와 같은 전이금속이 통상 이용된다. 금속은 고분자 주 사슬이나 곁가지에 위치할 수 있고, 함금속 고분자는 선상이나 고도의 곁가지나 수지상(樹枝狀) 형태가 될 수 있다.

○ 전이금속이 고분자 주 사슬에 통합된 함금속 고분자는 반도체급의 전도도를 갖지만 가공은 훨씬 쉽다. 전이금속은 산화상태 등을 쉽게 바꿀 수 있어, 전도도 조정이 가능하여 센서 및 스위치로 이용될 수 있다. 공액고분자의 주 사슬에 통합된 Fe 메탈센터는 산화상태 스위칭에 의한 가역적 전기저항의 변화로 비휘발성 기억소자로 작동이 가능하였다.

○ PPE(P-Phenylene Ethylene) 올리고머는 가역적 금속-리간드의 상호작용으로 발광성 함금속 초분자를 만들며 가공이 쉽다. 반응성 이온에칭에 내성이 큰 PFS(Poly Ferrocenyl Silane) 함유 블록공중합체를 이용한 리소그래피 주형이 가능하다. 금속함유폴리아인/풀러렌 유도체의 블렌드는 최고 고분자 태양전지인 poly(3-hexylthiophene)계와 비슷한 4.1%의 광전변환효율을 보인다. 함금속 고분자는 기술개발 역사가 짧으나 함금속생체고분자, 함금속 DNA 등 그 응용이 눈부시게 발전하고 있다.

○ 한국에서는 아직 이와 관련된 활발한 연구가 보이지 않고 있다. 미국 Texas Womans University에서도 PLED용의 발광색 가변 인광특성을 가진 Pt 기반의 함금속고분자 합성과 특성이 발표되고 있다. 이 같은 첨단기술은 산학관이 협력하여 육성책을 세워 지원해야 할 것이다.

저자: Jean-Charles Eloi, Laurent Chabanne, George R. Whittell, and Ian Manners
자료유형: 학술정보