서강대학교(총장 심종혁) 화학과 옥강민 교수 연구팀이 비선형 광학(Nonlinear Optical) 특성이 뛰어난 새로운 비중심대칭(Noncentrosymmetric) 구조의 배위 고분자(Coordination Polymers) 화합물을 체계적으로 합성하고 구조-특성 상관관계를 규명하는데 성공하였다.

 화학과 옥강민 교수와 석사과정 기준혁 대학원생이 참여한 이번 연구는 한국연구재단 중견연구(유형2)와 선도연구센터(KAIST 멀티스케일 카이랄 구조체 연구센터, 이희승 센터장)의 지원을 받아 진행되었으며, 연구 성과는 독일화학회에서 발행하는 세계적인 화학 저널인 앙게반테 케미(Angewandte Chemie International Edition)에 내부 표지논문으로 게재되었다. 본 논문은 심사위원 만장일치로 ‘매우 중요한(very important)’ 논문이라는 평가를 받으며 상위 평가 논문 5% 이내에만 주어지는 ‘VIP 논문’으로 선정되었다.

 옥강민 교수 연구팀은 그동안 수술, 통신, 데이터 저장, 레이저 등 다양한 응용 분야에 이용되는 새로운 파장의 단색광 발견을 위해 지속적인 연구를 수행해 왔다. 특정한 파장을 지니는 레이저는 한 파장의 빛을 다른 파장으로 변환할 수 있는 비선형 광학 재료 물질을 사용하여 발생시킨다. 비선형 광학 특성을 나타낼 수 있는 재료 물질은 대칭성이 없는 비중심대칭 구조를 지녀야 한다. 그러나 자연계에 존재하는 대부분의 결정성 고체는 대칭을 선호하여 중심대칭(Centrosymmetric) 구조를 나타내므로, 비중심대칭 구조를 지니는 재료 물질을 합성하기가 매우 어렵다.

 연구팀은 생체를 구성하는 단백질의 기본 구성단위인 아미노산을 이용하여 새로운 카이랄 유기 리간드를 합성하고, 이를 구조 유도체로 활용하여 비중심대칭 구조의 배위 고분자를 체계적으로 개발하는 것에 성공하였다. 또한, 새롭게 개발한 카이랄 배위 고분자의 뛰어난 비선형 광학 특성이 구조 내에 존재하는 강한 수소결합에서 유래한다고 제안하였다. 

 서강대 화학과 옥강민교수는 “연구팀의 이번 발견은 기능성 비선형 광학 특성 재료 물질을 체계적으로 개발할 수 있는 방향을 제시하였다는 점에서 큰 의미가 있다”고 밝혔다.
 
▶논문 제목: Hydrogen-Bond-Driven Synergistically Enhanced Hyperpolarizability: Chiral Coordination Polymers with Nonpolar Structures Exhibiting Unusually Strong Second-Harmonic Generation

▶논문 링크 바로가기: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/anie.202106812

하영 기자 다른기사 보기