광전기능성 π-공액 화합물의 합성과 물성연구 = Synthesis and Properties of π-Conjugated Molecules with Optoelectronic Functions

국문 초록 (Abstract)

본 논문은 광전기능성 π-공액 화합물의 합성과 물성연구에 관한 내용이다. 논문은 총 2부로 나눠져 있으며, 1부에서는 페로브스카이트 태양전지의 정공전달 물질의 합성과 물성연구에 관해서 서술하였고, 2부에서는 응집유도발광 현상을 갖는 이광자 흡수염료의 합성 및 특성에 관해 내용을 서술하였다.
1부에서는 페로브스카이트 태양전지의 정공전달물질의 구현을 위하여 새로운 truxene계 화합물을 설계하였다. 평면성을 높이기 위해 truxene을 도입하였고 용액공정이 가능하도록 truxene 분자의 2, 7, 12번 위치에 hexyl기를 도입하여 용해도가 증가된 truxene 유도체를 합성하였고, 정공수송특성을 개선하기 위하여 triphenyl amine과 carbazole을 결합하여 페로브스카이트 태양전지의 정공전달물질을 Truxene-TPA와 Truxene- CBZ를 합성하였다. 이들 화합물은 일반 극성 용매에 양호한 용해도를 보였으며 용액공정으로 소자 제작이 가능하였다. 목표로한 페로브스카이트 태양전지 소자 제작의 정공전달물질로 이 truxene유도체를 사용하여 전력변환효율 (photovoltaic efficiency)이 각각 Truxene-TPA은 14.01%, Truxene-CBZ 14.62%라는 우수한 효율을 보여주어 truxene유도체가 페로브스카이트 태양전지의 우수한 정공전달물질임을 확인하였다.
2부에서는 응집유도발광현상을 갖는 이광과 흡수 염료에 대한 연구를 진행하였다. 기존의 사용되고 있는 염료는 농도가 증가하면 발광현상이 감소하는 단점을 갖고 있지만 응집유도형광을 갖는 이광자 흡수 염료는 농도가 증가할수록 발광현상이 증가하는 장점을 갖고 있다. 분자설계는 thiophene을 센터로 양쪽에 시아노 그룹을 도입하였고 donor-acceptor- donor (D-A-D)구조를 위해 1,8-naphthalimide를 도입하였다. 각기 다른 유기용매 내에서 나타나는 발광현상과 THF와 물의 비율을 달리하여 특유의 응집유도발광현상을 확인하였고, 향후 바이오 이미징 연구에 응용을 위하여 마이셀 나노입자를 제조, 마이셀내 높은 농도에서도 강한 형광이 발현되어 생체의 암세포 진단용 형광체로 적용이 가능한 형광 색소임을 확인하였다.

목차 (Table of Contents)

• Ⅰ. 정공 전달 물질의 합성과 특성연구 1
• Ⅰ-1. 페로브스카이트 태양전지의 이론 및 배경 1
• Ⅰ-2. 실험 13
• Ⅰ-3. 결과 및 고찰 18
• Ⅱ. 응집 유도 이광자 흡수 염료의 합성과 특성연구 29
• Ⅱ-1. 응집 유도 이광자 합수 염료의 이론 및 배경 29
• Ⅱ-2. 실험 38
• Ⅱ-3 결과 및 고찰 44
• Ⅲ. 참고문헌 61
• 국문요약 65