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.

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.