□ GIST(지스트, 총장 문승현) 신소재공학부 이재석 교수팀은 2005년 노벨 화학상 수상자인 로버트 그럽스(Robert H. Grubbs, 캘리포니아 공과대학교 화학과) 교수팀과 함께 초거대 분자량을 갖는 블록 공중합체* 합성 및 이를 응용한 고분자** 광결정*** 소재 개발에 성공했다.

* 두 개 이상의 서로 다른 블록(block)들이 공유 결합으로 연결된 고분자 중합체를 지칭

** 분자량이 매우 큰 분자를 거대분자(macromolecule)라 하고, 이 분자를 구성된 물질을 고분자라고 함

*** 어떤 색이 물질 내부에 존재하지 못하고 밖으로 반사되는 소재를 말함

□ 몰포나비 등 곤충에서 흔히 볼 수 있는 아름다운 색깔을 모방한 청색기술 분야인 고분자 광결정 소재는 특정 파장의 빛을 선택적으로 가두거나, 증폭하는 등의 특징이 있어 미래 디스플레이 소자의 효율을 높일 수 있는 첨단 소재로 각광받고 있다. 고분자 광결정 소재는 대면적 인쇄공정이 용이하여 플렉시블(flexible)‧웨어러블(wearable)‧프린터블(printable) 등의 첨단 기능을 요구하는 다양한 광전자소자 연구 분야로의 응용 가능성이 높다.

∘ 하지만 선형 블록 공중합체는 분자량(도메인 크기)이 작아 가시광선 영역대의 광결정 소재를 제작하기 어렵다. 이를 극복하기 위해 그라프트 블록 공중합체의 합성에 관한 연구가 진행돼 왔지만, 고분자 중합 도중 사슬 성장이 저해되는 현상을 보여 초거대분자량의 고분자 합성 및 제어가 매우 어렵다.

□ 연구팀은 30년간 연구해온 리빙 음이온 중합법*을 이용하여 새로운 구조의 거대단량체를 디자인 하고, 개환 복분해 중합법**을 이용하여 300만 가량의 초거대 분자량을 가진 그라프트 블록 공중합체를 합성하는 데에 처음으로 성공했다. 또한, 이들의 자기조립 연구를 통해 제조 된 광결정 소재는 가시광선 영역대에서 우수한 빛 반사율을 보였다.

* 고분자의 분자량을 쉽게 조절할 수 있고 고분자 미세구조까지 제어할 수 있는 방법으로, 고분자의 정밀합성에 광범위하게 이용되고 있음

** 고분자의 정밀중합법의 방법으로, 링 구조의 단량체가 촉매에 의해 오픈이 되어 고분자화가 진행되며, 로버트 그럽스 교수가 개척한 공로로 2000년에 노벨화학상을 수상한 것으로 유명함

□ 이재석 교수는 “이번 연구는 거대단량체의 분자량 제어에 의한 초거대 분자량을 가진 그라프트 블록공중합체의 새로운 합성법을 제시한 것으로, 새롭게 개발된 고분자의 자기조립을 통해 제작된 고분자 광결정 소재를 응용하여, 고색순도 차세대 디스플레이에 적용할 수 있을 것으로 판단되며, 더 나아가 고효율 근적외선센서 및 태양전지 등의 고성능 전자소자의 개발이 가능할 것으로 기대 된다”라고 연구의 의의를 설명했다.

□ 이번 연구는 노벨그럽스 고분자중합촉매연구센터와 과학기술정보통신부의 중견연구자 지원 사업의 지원을 받아 이재석 교수(교신저자)와 유용군 박사과정생(제1저자)이 주도로 수행하였으며, 고분자과학 분야 우수 국제학술지 매크로몰레큘스(Macromolecules) 2018년 1월 9일자 온라인판에 게재되었다. <끝>

o 논문명과 저자 정보는 다음과 같다.

- 논문명: Precise Synthesis of Bottlebrush Block Copolymers from ω-End-Norbornyl Polystyrene and Poly(4-tert-butoxystyrene) via Living Anionic Polymerization and Ring-Opening Metathesis Polymerization

- 저널명: Macromolecules

- 저자정보: 유용군(GIST, 제1저자), 채창근(GIST, 공동저자), 김명진(GIST, 공동저자), 서호빈(GIST, 공동저자), Robert H. Grubbs 교수(Caltech, 공동저자), 이재석 교수(GIST, 교신저자)