서강대학교 화학과 옥강민 교수 연구팀,

국제 저명 학술지 Angewandte Chemie에 논문 게재

- 선형 할로겐간 음이온 기반 구조 설계를 통한 가시광 및 근적외선 영역에서의 초고 복굴절 구현 -

▲ (좌측부터) 서강대 화학과 옥강민 교수, Chen Chong-An 박사후 연구원

   서강대학교 (총장 심종혁) 화학과 옥강민 교수 연구팀이 선형 할로겐간 음이온(IX2-, X = Cl, Br)을 기반으로 하는 새로운 형태의 복굴절 활성 구조(BAG: birefringence-active group)를 구축하고, 이를 활용한 고성능 복굴절 결정체를 개발하는 데 성공했다.

▲ Angewandte Chemie International Edition에 게재된 옥강민 교수 연구팀 논문

옥강민 교수가 교신저자로, Chen Chong-An 박사후연구원이 제1저자로 참여한 이번 연구는 서강대학교 비중심대칭 재료 물질 연구단과 중국 허베이대학교 Zhang Bingbing 교수 연구팀의 공동 연구로 수행되었으며, 한국연구재단 글로벌리더연구사업의 지원을 받아 진행되었다. 연구 성과는 화학 분야의 국제 저명 학술지 Angewandte Chemie International Edition (IF = 16.6)에 최근 온라인으로 게재되었다.

복굴절 결정체는 편광 광학 소자 및 레이저 기술의 핵심 소재로, 고복굴절성과 적절한 밴드갭을 동시에 달성하는 것이 소재 설계의 중요한 과제이다. 연구팀은 기존에 실험적으로 구현된 사례가 드물었던 선형 할로겐간 음이온(ICl2- 및 IBr2-)을 단순한 수용액 내 반응을 통해 안정적으로 합성하였으며, 이를 다양한 유기 양이온(π-콘쥬게이션 계 및 비콘쥬게이션 계)과 조합해 네 종류의 새로운 결정체를 설계 및 합성하였다.

이들 화합물은 모두 가시광(546 nm) 및 근적외선(1064 nm) 영역에서 초고 복굴절을 나타냈으며, 특히 [H-4AP][IBr2] (4AP = 4-aminopyridine) 결정체는 π-콘쥬게이션 유기체를 포함하지 않는 구조 중 최대 복굴절(Δn = 0.836 @546 nm)을 기록하였다.

양자화학 계산과 실공간 원자 절단 분석을 통해 선형 IX2- 음이온의 높은 이방성과 밀도가 복굴절의 주요 기여 요인임을 규명하였으며, 기존 선형 BAG 기반 물질들과 비교해 구조적 간결성, 합성 용이성, 광학 성능의 균형 측면에서 우수한 경쟁력을 입증하였다.

옥 교수는 “이번 연구는 간단한 반응 조건에서도 뛰어난 구조적 정렬성과 광학 특성을 갖는 복굴절 소재를 설계할 수 있는 새로운 방향성을 제시했다”며, “레이저, 통신, 이미지 처리 등 다양한 광학 응용 분야에서의 활용 가능성이 매우 높다”고 밝혔다.

▶논문 제목: Giant Birefringence Enabled by the Highly Anisotropic Linear IX2- (X = Cl, Br) Building Blocks

▶논문 링크: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202506625