나노기술 및 정책 정보

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중국과학원 산하 "국가 나노 과학 센터" 돤펑페이(段鵬飛) 연구원 연구팀은 최근 업컨버전(upconversion) 나노 입자(UCNPs)와 페로브스카이트 나노 결정(CsPbBr3)을 키랄 방향 배열 위상 액정(N*LC) 속에 분산시키고 입자 사이에서 발생한 에너지 이전 과정을 통해 glum수치가 1.1에 달하는 업컨버전 원편광 발광을 실현하는데 성공함.

전체 과정 중에서 CsPbBr3의 발광은 포토닉스 밴드 갭(Photonic band gap) 중심에 위치하고 있기 때문에 업컨버전 원편광은 최고의 glum 수치를 보유하고 있는 것으로 나타났으며, UCNPs의 발광은 포토닉스 밴드 갭 주변에 위치하여 증강되는 동시에 복사 에너지 이전 과정을 통해 한층 더 강한 CsPbBr3 발광을 하는 것으로 나타났음.

이런 디자인은 포토닉스 밴드 갭 중심이 발광에 대해 억제할 수 있도록 하며, CsPbBr3의 업컨버전 원편광 발광과 에너지 이전은 모두 전기 필드와 외부 역량을 통해 조정 제어를 실행하는 것으로 나타났음.

최근 수 년 간 돤펑페이(段鵬飛) 연구원 연구팀은 높은 효율성을 나타내는 원편광 발광 소재에 대한 연구를 하고, 각 종 물리 과정이 직접 발광 물질 여기 상태의 키랄성에 대한 조정 제어를 할 수 있다는 점을 입증하고, 다양한 CPL 발광 특성을 조정하는 방법을 개발하였음.

연구팀은 최근 수 년 간 원편광 발광 과정에서의 광 물리 조정 제어 등 관련 연구를 수행하였으며. 연구 과정에서 에너지 전환, 3중 상태-3중 상태 소멸에 기반한 포토닉스 주파수 상에서의 업컨버전, 분자 간 전하 이동과 유기 자유기 발사 등에 대한 연구를 통해 이런 광 물리 과정이 단일 혹은 이중 및 3중 여기 상태 키랄성에 대해 끼치는 영향을 분석하였음.

연구팀은 관련 광 물리 과정에서의 조정 제어를 통해 원편광 발광 비대칭 팩터(factor)가 뚜렷이 확대된다는 점을 발견하였으며, 광 물리 과정이 키랄성 시스템에 기반 하여 여기 상태에 대해 직접적인 조정 제어를 실행하는 특징을 보유하고 있다는 점을 입증하였음.

연구팀은 CPL 특성을 이해하고 조절을 통해 스마트 키랄성 광학 소재 개발을 위한 중요한 기반을 구축하였음.

본 연구 성과는 ‘Accounts of Chemical Research’ ("New perspectives to trigger and modulate circularly polarized luminescence of complex and aggregated systems: energy transfer, photon upconversion, charge transfer, and organic radical") 지에 게재됨.