Ajou News
NEW 이인환 교수 공동 연구팀, 차세대 반도체 소재 개발
- 2026-03-12
- 117
- 높은 전하이동도에 신축성도 우수
- 전자피부, 웨어러블 기기용 新 소재 활용 기대
아주대학교 화학과 이인환 교수 공동 연구팀이 높은 전하이동도를 유지하면서 신축성도 뛰어난 차세대 반도체 소재를 개발하는 데 성공했다. 이에 앞으로 웨어러블 기기와 소프트 로보틱스 등 차세대 전자소자의 핵심 소재로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.
우리 학교 이인환 교수(화학과)와 이병훈 이화여대 교수(화공신소재공학과), 최태림 스위스 취리히연방공대(재료과) 교수 공동 연구팀의 이번 연구는 ‘리빙 중합 전략을 활용한 공액성 멀티블록 공중합체 개발: 신축성과 전하 수송에서의 구조–물성 상관관계에 대한 체계적 연구(Living Polymerization Strategy for Conjugated Multiblock Copolymers: A Systematic Study of Structure–Property Relationships in Stretchability and Charge Transport)’라는 제목의 논문으로 <앙게반테 케미(Angewandte Chemie International Edition)>에 2월 게재됐다.
논문의 제1저자로 아주대 양희성 박사(에너지시스템학과 박사 졸업)와 이화여대 유현진 학생(화공신소재공학과 석박통합과정)·김예진 박사(화공신소재공학과 박사 졸업)가 참여했다.
최근 학계와 산업계에서 주목받고 있는 전자 피부(e-skin)와 웨어러블 전자기기 등은 피부를 비롯한 인체에 밀착되면서도 생체 신호를 정밀하게 측정해야 한다. 이에 전기적 안정성 및 효율성과 더불어 유연성을 필요로 하는데, 이를 동시에 구현하는 데에는 한계를 보여왔다.
공동 연구팀은 이러한 문제를 해결하기 위해 ‘다중블록 공중합체’ 플랫폼을 구축했다. 전기가 흐르는 공액 고분자 블록과 응력을 흡수하는 탄성 블록을 분자 수준에서 정밀하게 연결한 것. 특히 폴리(3-헥실티오펜)(Poly(3-hexylthiophene), P3HT) 블록을 정교한 리빙 중합(living polymerization) 기법으로 합성해 높은 구조적 정밀도를 확보하고, 이를 유연한 폴리디메틸실록산(polydimethylsiloxane, PDMS) 블록과 공중합해 전하이동도 감소 없이 높은 신축성을 구현할 수 있었다.
연구팀이 개발한 소재는 300% 이상 늘어나면서도 균열이 발생하지 않고, 기계적 변형에도 안정적 전기적 특성을 유지했다. 더불어 폴리디메틸실록산(PDMS) 블록이 열에 강한 덕분에 고온의 열처리 후에도 전하이동도가 안정적으로 유지됨을 확인했다.
이번 연구 성과는 정밀 융합 전략을 기반으로 소자 성능과 공액 고분자의 구조적 요소의 상관관계를 체계적으로 규명함으로써, 그동안 상충관계에 놓여있던 신축성과 전하 이동도를 동시에 만족시킨 결과다. 이에 앞으로 전자 피부, 웨어러블 디바이스, 소프트 로보틱스 등의 개발 및 활용에 핵심적 소재로 적용될 수 있을 것으로 기대된다.
해당 연구는 ▲과학기술정보통신부 및 한국연구재단 국가연구소(NRL2.0) 지원사업 ▲중견연구자 지원사업 ▲기초연구실 지원사업 ▲대학기초연구소 지원사업 ▲뇌질환융합센터 등의 지원을 받아 수행됐다.
* 위 사진 설명 - 왼쪽부터 아주대 이인환 교수, 아주대 양희성 박사, 이화여대 유현진 학생, 이화여대 이병훈 교수