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권오필 연구실

아주대학교 분자과학기술학과

권오필 교수

Crystal Engineering

Terahertz Crystals

Organic Nonlinear Optical Materials

권오필 연구실

분자과학기술학과 권오필

권오필 연구실은 분자과학기술학과를 기반으로 정보 및 전자 분야에 특화된 고분자와 유기 비선형광학 결정 소재의 개발에 집중하고 있습니다. 연구실은 분자 구조의 정밀한 설계와 합성을 통해, 기존 무기 소재를 뛰어넘는 혁신적인 유기 기반 신소재를 지속적으로 창출하고 있습니다. 특히, 전자 주게-받게 그룹의 도입, 할로겐화, 이온성 조합, 수소결합 및 반데르발스 상호작용 제어 등 다양한 분자공학적 기법을 융합하여, 고효율·고안정성의 비선형광학 결정 및 고분자 소재를 개발하고 있습니다. 연구실의 대표적 연구 분야는 테라헤르츠(THz) 광자공학입니다. THz 파장은 비파괴 검사, 보안, 의료, 통신 등 미래 산업에서 핵심적인 역할을 하며, 이를 위한 고성능 유기 기반 THz 광원 소재 개발이 필수적입니다. 본 연구실은 전체-분자-포논-프리(phonon-free) 범위를 넓힌 신개념 유기 결정, 평면 내 극성축을 가지는 비대각 비선형광학 결정, 고리형 아미노 전자 공여기 도입 등 다양한 혁신적 소재를 개발하여, 초광대역·고출력·고효율의 THz 발생을 실현하고 있습니다. 이와 더불어, 연구실은 고분자 및 유기 결정의 결정공학, 전하 이동 도핑, 결정 성장 및 특성 평가, 실제 소자 적용까지 전주기적 연구를 수행하고 있습니다. Advanced Optical Materials, Advanced Science, Journal of Materials Chemistry C 등 세계적 저널에 다수의 논문을 발표하였으며, 국내외 특허 출원 및 등록을 통해 연구성과의 실용화와 상용화에도 적극적으로 나서고 있습니다. 또한, 한국연구재단, 국방과학연구소 등과의 대형 국가 프로젝트를 수행하며, 산업체와의 협력을 통해 실제 응용 및 기술 이전에도 힘쓰고 있습니다. 연구실의 연구 성과는 정보·전자 소자, 고속 광통신, 테라헤르츠 광원, 센서, 태양전지 등 다양한 첨단 응용 분야에서 활용되고 있습니다. 특히, 고효율 비선형광학 결정 및 고분자 소재는 차세대 광전자 소자와 신호 변환, 고감도 센서, 에너지 변환 소자 등 미래 신산업 창출에 중요한 역할을 하고 있습니다. 연구실은 소재의 근본적 원리 탐구와 더불어, 실제 산업적 파급효과와 사회적 가치 창출을 목표로 연구를 지속하고 있습니다. 앞으로도 권오필 연구실은 분자과학기술 기반의 융합 연구를 통해, 정보/전자용 고분자 및 유기 비선형광학 결정 분야에서 세계적 경쟁력을 갖춘 연구성과를 창출하고, 미래 첨단 산업 발전에 기여할 것입니다.

Crystal Engineering
Terahertz Crystals
Organic Nonlinear Optical Materials
정보/전자용 고분자 및 유기 비선형광학 결정 개발
권오필 연구실은 정보 및 전자 분야에 특화된 고분자와 유기 비선형광학 결정의 설계와 합성에 중점을 두고 있습니다. 본 연구실은 분자 구조의 미세 조정과 다양한 전자 주게 및 받게 그룹의 도입을 통해, 고효율의 비선형광학 특성을 갖는 신소재를 개발하고 있습니다. 특히, 분자 내 및 분자 간 상호작용을 정밀하게 제어함으로써, 결정의 비대칭성 및 극성축을 최적화하여 테라헤르츠(THz) 파장 영역에서의 효율적인 광-전자 변환을 실현하고 있습니다. 이러한 연구는 유기 결정의 결정공학, 수소결합 및 반데르발스 상호작용, 전하 이동 도핑 등 다양한 화학적·물리적 기법을 융합하여 진행됩니다. 최근에는 평면 내 극성축을 가지는 비대각 비선형광학 결정, 고리형 아미노 전자 공여기를 포함하는 유기 결정 등 혁신적인 구조의 신소재를 다수 개발하였으며, 이들은 특허로도 출원되어 있습니다. 또한, 다양한 할로겐화, 치환기 도입, 이온성 조합 등 분자 설계 전략을 통해 결정의 열적 안정성, 광학적 투명성, 비선형계수 증대 등 실질적 성능 향상에 성공하였습니다. 이러한 고분자 및 유기 비선형광학 결정은 정보·전자 소자, 고속 광통신, 테라헤르츠 광원, 센서, 태양전지 등 첨단 응용 분야에서 핵심 소재로 활용되고 있습니다. 연구실은 소재의 합성에서부터 결정 성장, 특성 평가, 실제 소자 적용까지 전주기적 연구를 수행하며, 국내외 유수 연구기관 및 산업체와의 협력을 통해 실용화와 상용화에도 앞장서고 있습니다.
테라헤르츠(THz) 광자공학 및 응용
본 연구실은 유기 및 고분자 기반의 테라헤르츠(THz) 광원 소재 개발과 이를 활용한 광자공학 응용 연구에 선도적 역할을 하고 있습니다. 테라헤르츠파는 비파괴 검사, 보안, 의료 영상, 무선통신 등 다양한 미래 산업에서 핵심적인 파장 영역으로 주목받고 있으며, 이를 위한 고효율·초광대역 THz 발생 소재 및 소자 개발이 필수적입니다. 연구실은 분자 포논-모드 공학, 결정공학, 수소결합 조절, 전자 주게-받게 그룹의 최적화 등 다양한 분자 설계 및 결정 성장 기술을 통해, 기존 무기 소재를 뛰어넘는 유기 기반 THz 광원 소재를 지속적으로 개발하고 있습니다. 특히, 전체-분자-포논-프리(phonon-free) 범위를 넓힌 신개념 유기 결정, 비대칭 중심구조, 다기능성 그룹 도입, 할로겐화 및 이온성 조합 등 혁신적 접근을 통해, 초광대역·고출력·고효율 THz 발생이 가능한 소재를 구현하였습니다. 이러한 소재들은 Advanced Optical Materials, Advanced Science, Journal of Materials Chemistry C 등 세계적 저널에 다수 게재되었으며, 국내외 특허로도 보호받고 있습니다. 또한, THz 파장대의 광-전자 변환 효율, 스펙트럼 평탄성, 열적·환경적 안정성 등 실제 응용에 필요한 다양한 특성 평가와 소자화 연구도 활발히 이루어지고 있습니다. 연구실은 개발된 THz 광원 소재를 기반으로, 비파괴 검사, 폭발물 및 위험물 감지, 고속 통신, 생체 영상 등 다양한 응용 분야로 연구를 확장하고 있습니다. 또한, 한국연구재단, 국방과학연구소 등과의 대형 프로젝트를 수행하며, 실질적인 산업적 파급효과와 미래 신시장 창출에 기여하고 있습니다.
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Organic Terahertz Generators with Wide Entire-Molecular Phonon-Free Range and Their Application in Broadband Terahertz Spectroscopy
권오필, 이윤상, Chaeyoon Kim, 오중권, 윤우진, 윤호섭, Mojca Jazbinsek, Fabian Rotermund
SMALL STRUCTURES, 202412
2
Organic THz Crystals Based on Off-Diagonal Optical Nonlinearity with Optimal In-Plane Polar Axis
권오필, 이채원, Chaeyoon Kim, 윤우진, 윤호섭, Mojca Jazbinsek, Fabian Rotermund
Advanced Optical Materials, 202411
3
Ionic Organic Terahertz Crystals: A Perspective on Design and Solid-State Phonon Absorption
권오필, Mojca Jazbinsek
Journal of Materials Chemistry C, 202409
1
전자 2중 억셉터-억셉터 그룹 도입과 허쉬펠트 표면 조절방법을 동시에 적용한 고효율 고내열 전자기파 변환 유기 소재 개발
한국연구재단
2023년 03월 ~ 2024년 02월
2
분자 포논-모드 공학기술을 이용한 전-유기계 주파수-비공백 테라헤르츠 포토닉스
한국연구재단
2022년 11월 ~ 2023년 10월
3
다기능성 그룹을 이용한 무동원 중심구조 기반의 테라헤르츠 광원용 유기결정 개발
한국연구재단
2019년 03월 ~ 2019년 05월