경상국립대학교 김윤희 교수. (사진=경상국립대 제공)

경상국립대학교는 자연과학대학 화학과 김윤희 교수팀이 임페리얼 칼리지 런던 김지선 교수팀과 공동으로 알콕시 알킬에 스페이서를 도입한 새로운 다이케토피롤로피롤 (DPP) 기반의 고분자 재료를 통해 고성능 전기화학 트랜지스터 재료를 개발하는 데 성공했다고 밝혔다.

연구 결과는 재료 분야 저명 국제학술지 '어드밴스드 머티리얼즈(Advanced Materials)'(IF: 32.086) 최신호에 ‘고성능 전기화학 트랜지스터를 위한 긴 알킬 사슬을 갖는 글리콜치환 고분자 소재(The Role of Long-Alkyl-Group Spacers in Glycolated Copolymers for High-Performance Organic Electrochemical Transistors)’라는 제목으로 게재됐다

이번 연구는 한국연구재단 중견연구자지원사업의 지원으로 김윤희 교수팀 김진관 박사과정생이 참여해 진행됐다.

최근 전기화학 트랜지스터 연구는 에너지 저장, 바이오 센서, 생의학 진단에 적용하기 위해 관심이 집중되고 있는 분야이나 기존의 이온 전도도 기반 유기물 전기화학 트랜지스터의 경우 높은 소비 전력이 문제이다.

이번 연구에서는 이온 전도도와 전자 전도도가 혼합된 전도 특성을 갖는 전기화학 트랜지스터 소자에 적용하기 위한 새로운 개념의 유기반도체 소재를 개발했다. 새로운 개념의 유기반도체 소재를 적용할 경우 효율적인 폴라론 형성으로 높은 트랜스컨덕턴스(transconductance) 값과 효율적인 정전용량을 보였으며 소자의 구동 안정성 또한 높은 고성능 전기화학 트랜지스터 성능을 보였다고 보고했다.

전하이동과 광전자 형성을 제어하는 새로운 개념의 유기 반도체 소재 연구는 앞으로 높은 성능을 가지면서 안정적으로 구동하는 유기물 기반의 전기화학 트랜지스터의 개발에 크게 기여할 것으로 기대된다.

한편, 경상국립대 연구팀은 이미 20년 전부터 유기 반도체 재료를 연구해 왔으며 2011년부터 경상국립대-삼성디스플레이 OLED 센터를 유치해 활발한 산학 연구를 진행하고 있다.

이 연구팀의 졸업생들은 삼성디스플레이, 삼성전자, LG전자, SK에너지, 제일모직, 두산, SFC, 덕산네오룩스, LT소재, 머크, 대림화학, 동진세미켐, 욱성화학 등의 기업에 취업하고 있어 연구개발은 물론 인력양성에서도 전국적인 경쟁력을 자랑하고 있다.