용액 공정에 기반한 공액 고분자 재료들은 경량성, 유연성, 높은 가격경쟁력으로 주목받고 있다. 하지만 여전 히 유기 소재의 안정성 향상은 중요한 연구 주제로써 상용화를 위해 반드시 극복해야 할 사항이다. 따라서 다양한 물 리적 광학적 조성을 가진 유기 고분자 재료들의 지속적인 개발은 필수적이다. 본 연구에서는 기존에 태양전지용 공액 고분자로 사용되고 있는 BDT-S-TPD를 azido functionalization을 통해 성공적으로 아자이드 사슬로 변환시켰고 이를 NMR과 IR 스펙트럼을 통해 증명하였다. 또한 합성된 고분자로 열 또는 광 가교결합을 진행 후 내용제성 평가를 실 시하였고 아자이드 함량이 증가함에 따라 내용제성이 향상됨을 확인할 수 있었다.

본 연구에서는 두 종류의 도너-억셉터 (D-A) 타입 고분자들을 Stille coupling 반응을 통하여 중합한 뒤, 이들 을 고분자 기반 유기 태양전지의 광활성 층으로 적용하였다. Benzodithiophene 전자 주게와 pyrazinoquinoxaline 전 자 받게를 활용하여 고분자들을 합성하였고, 전자 주게와 전자 받게가 직접 연결된 고분자를 PB-TMPQ 그리고 둘 사 이에 티오펜 π-bridge가 도입된 고분자를 PB-TTMPQ라 각각 명명하였다. 기본적인 화학 구조의 검증과 더불어, 고분 자들의 광학적 및 전기화학적 특성에 대한 분석 또한 실시하였다. 최종적으로 inverted-type 구조의 소자를 이용하여 고분자들의 광전지 특성들을 분석하였으며, PB-TMPQ와 PB-TTMPQ의 전력변환 효율은 각각 1.01%로 0.83%로 관측 되었다. 따라서, π-bridge의 도입이 pyrazinoquinoxaline 기반 고분자의 광전지 특성을 큰 영향을 미친다는 것이 확인 되었으며, 이러한 결과는 향후 pyrazinoquinoxaline 기반 고분자의 구조-물성 간 상관관계 연구에 활용될 수 있을 것 이다.

고분자 주쇄가 공액구조를 갖는 고분자는 일반적으로 전기전도성, 비선형광학특성, 기체투과성, 자기성, 광 및 전기발광 등의 다양한 특성을 보인다. 공액구조 고분자의 이러한 특성을 근간으로 유기발광소자, 유기태양전지, FET, Schottky 다이오드, 배터리, 화학센서 등에서 중요한 소재로 이용되어 오고 있다. 지금까지 다양한 형태의 공액 구조 고분자가 설계되었는데, 특히 고분자 전해질은 고분자 구조 내의 많은 부분이 이온화가능하거나 이온성 부분을 갖는 분자량이 큰 물질을 말한다. 본고에서는 공액고분자 전해질의 분자설계와 합성, 더 나아가 이들의 응용에 관한 최근의 연구동향을 제시하였다.

Heck coupling 반응을 이용해서 poly{2-[2-(2,5-bis-dodecyloxy-4-propenyl-phenyl)-vinyl]- 7-methyl-fluoren-9-one(PFone), poly{2-[2-(2,5-bis-dodecyloxy-4-propenyl-phenyl)-vinyl]-7-methyl-fluoren-9-ylidene}-malonitrile(PF2CN)을 합성하였다. 합성한 중합체의 광학적, 전기화학적 특성을 흡수, 형광분광법 및 cyclic voltammetry(CV)를 통해 확인하였다. PFone과 PF2CN 필름의 흡수 극대치는 410 nm과 410.5 nm에서 나타났다. PFone 및 PF2CN의 최대 발광파장은 각각 633과 635nm로 나타났다. PFone과 PF2CN의 band gap은 각각 2.06eV 과 2.36eV이고 CV를 통해 측정한 LUMO 에너지 준위는 -3.36eV 와 -3.46eV로 나타났다.

PAQ(poly-2-[2-(2,5-Bis-dodecyloxy-4-vinyl-phenyl)-vinyl]-anthraquinone)과 PAN4CN(poly- 2-{2-[2-(2,5-Bis-dodecyloxy-4-vinyl-phenyl)vinyl]-10-dicyanomethylene-10H-anthracen-9-ylidene}-malononitrile)을 Heck coupling reaction을 이용하여 합성하였다. 합성한 중합체의 전기적, 광학적 특성은 UV-visible spectra, photoluminescence (PL) spectra 및 cyclic voltammetry 측정을 통해 확인하였다. 흡수 스펙트라 측정 결과, thin film에서의 흡수극대치는 PAQ 와 PAN4CN은 334nm에서 나타났고, 용액에서는 PAQ 338nm, PAN4CN은 336nm 나타났다. 발광 극대치의 측정결과 PAQ는 thin film에서 420nm와 용액상에서는 416nm, PAN4CN은 thin film에서 395nm와 용액에서는 550nm로 각각 나타났다. PAQ과 PAN4CN의 band gap은 각각 2.16 eV, 2.04 eV이고 CV를 통해 LUMO 준위는 -3.64eV, -3.52eV로 나타났다.