Research

• 인공지능 및 사물인터넷의 빠른 발전 속도로 인하여, 앞으로 더 많은 전력 소모가 예상되며, 따라서 에너지 문제를 해결하기 위해서 전력 효율성이 높은 메모리 소자의 개발은 필수적임.

• 이를 위해, 기존의 “휘발성” DRAM과 다른 “비휘발성” 특성을 갖는 magnetoresistive RAM (MRAM), phase-change RAM (PRAM), resistive RAM (RRAM), ferroelectric RAM (FeRAM)등이 개발되고 있음. 이들 비휘발성 RAM들은 외부 전원이 제거된 상태에서도 writing한 정보가 남아있기 때문에, 전력소비를 줄일 수 있음.

• 1차원(1D) 축 분극을 가진 강유전체 컬럼형 액정 (Ferroelectric Columnar Liquid Crystal, FCLC) 물질은 나노미터 크기의 규칙적인 강유전체 원기둥 도메인을 자발적으로 형성할 수 있어, 층 구조 (layered structure)로 구성된 smectic 강유전 액정에 비해, 단일 면적에 고밀도 정보저장이 가능한 FeRAM 구현에 이상적인 후보소재 중 하나임.

• 강유전 liquid crystals 디자인 및 합성에 click reaction의 산물인 1,2,3-triazole or amide group을 이용.

• 수소결합 (hydrogen-bonding)을 통한 macrodipole 형성.

Ref)  Angew. Chem. Int. Ed., 58, 2749-2753 (2019) 

        Chem. Eur. J., 26,  6964-6975 (2020) 

• 액정상-결정상의 polymorphism을 나타내는 액정 화합물 디자인

• 상온에서 안정하게 존재하는 2개의 polymorph를 구현하고, polymorph구조에 따른 압전 (piezoelectricity) 형광 (fluorescence) 특성을 제어

• 특히, 형광색이 상이한 polymorph를 상온에서 안정적으로 구현하고, 2개의 polymorph들의 상전이를 통해 "형광 정보 표시 소자"를 구현가능함

• 최근, 본 연구실에서는 상온에서 전기장 인가를 통해 metastable helical columnar 액정상을 thermodynamically stable한 결정상으로 매우 빠른 속도로 전환 가능함을 세계 최초로 규명하였음

• 또한, helical columnar polymorph가 piezoelectricity를 통해 전기를 생산할 수 있는 반면, 결정상에서는 압전 기능성이 사라짐을 확인하였음

• 이 같은 특성은 "분자 디자인 과정-액정화합물 합성-정밀 나노구조제어"과정을 통해 구현 가능함

• 이외에도 동일 ICT chromophore에 특성이 다른 외곽 사슬 도입을 통해 bulk phase에서 상이한 형광색을 유도할 수 있음을 보고하였음

Ref)  J. Am. Chem. Soc, 147 (3), 2309-2314 (2025)

        J. Mater. Chem. C, 12, 14685-14693 (2024) 

        J. Mater. Chem. C, 9, 7967-7975 (2021) 

        J. Mol. Liq., 399, 124386 (2024) 

       Dyes Pigments, 215, 111273 (2023)