서강대학교 화학과 옥강민 교수 연구팀, 국제 저명 학술지 JACS에 논문 게재

▲ (좌측부터) 화학과 옥강민 교수, Lu Jiachen 박사과정생

서강대학교(총장 심종혁) 화학과 옥강민 교수 연구팀이 새로운 복굴절 활성 그룹 [C5O5]2-을 도입하여 초고복굴절성과 적절한 밴드갭을 동시에 갖춘 무기 결정체를 개발하는 데 성공했다. 이번 연구 성과는 Journal of the American Chemical Society (JACS, IF = 15.6)에 최근 게재되었다.

복굴절(Birefringence)은 빛이 물질을 통과할 때 편광 상태에 따라 굴절 속도가 달라지는 현상으로, 레이저, 통신, 이미징, 센서 등 첨단 광학 기술에 필수적인 성질이다. 그러나 지금까지는 높은 복굴절과 동시에 충분히 넓은 밴드갭을 확보하는 소재 개발이 큰 도전 과제로 남아 있었다.

연구팀은 π-공액성을 지닌 다섯 원자 고리 구조의 [C5O5]2- 그룹을 세계 최초로 복굴절 활성 모듈로 활용하고, 이를 바탕으로 Na2C5O5·2H2O, Na2C5O5·3H2O, NaCsC5O5, NaRbC5O5 등 네 가지 새로운 무기 결정체 합성에 성공했다. 특히 Na2C5O5·2H2O는 Δnexp (010) = 1.062라는 기록적인 실험 복굴절 값을 나타내면서도 2.67 eV의 넓은 밴드갭을 확보하여, 복굴절과 광투과 성능 간의 오랜 트레이드오프를 극복한 대표적 사례로 제시되었다.

옥 교수는 “이번 연구는 단순한 구조 모듈을 설계해 초고복굴절과 적절한 밴드갭을 동시에 구현할 수 있음을 증명한 성과”라며, “향후 차세대 레이저, 정밀 통신, 고성능 광학 센서 등의 핵심 소재로 활용될 수 있을 것”이라고 밝혔다.

▲ Journal of the American Chemical Society에 게재된 옥강민 교수 연구팀 논문

▶논문 제목: Five-Membered [C5O5]2- Rings as Birefringence-Active Genes for Ultrabirefringent Crystals

▶논문 링크 바로가기: https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.5c12128