KR100897796B1 - 외부자극에 의하여 형광을 발현하는 유기형광재료 화합물 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 한 구체예에 따른 외부자극에 의하여 형광이 증진되는 화합물은 하기 구조식(Ⅰ)과 같다:
Figure 112007056625599-pat00001
구조식(Ⅰ)
상기 식에서, R은 C-CF3, R1은 CN, R2는 H; 또는 R은 C-CF3, R1은 H, R2는 CN; 또는 R은 N, R1은 H, R2는 CN이다.
또한, 본 발명에 다른 구체예에 따른 외부자극에 의하여 형광 색깔이 변하는 화합물은 하기 구조식(Ⅱ)와 같다:
Figure 112007056625599-pat00002
구조식(Ⅱ)
상기식에서 R은 O-(CH2)4, R1은 CN, R2는 H; 또는 R은 O-(CH2)4, R1은 H, R2는 CN이다.
외부자극, 유기형광 화합물, 분자배열, 아닐링(annealing), 단파장, 장파장

Description

외부자극에 의하여 형광을 발현하는 유기형광재료 화합물 {Organic Fluorescent Compound with Change of Fluorescence by Stimuli}
제1도는 구조식(Ⅰ) 화합물(R=N, R1=H, R2=CN인 경우)의 압력 전후 형광 증진을 나타낸 그래프이다.
제2도는 구조식(Ⅱ) 화합물(R=O-(CH2)4, R1=CN, R2=H)의 압력변화에 따른 형광변화를 나타낸 그래프이다.
제3도는 구조식(Ⅱ) 화합물(R=O-(CH2)4, R1=H, R2=CN)의 압력변화에 따른 형광변화를 나타낸 그래프이다.
발명의 분야
본 발명은 형광을 발현하는 유기형광재료 화합물에 관한 것이다. 보다 구체 적으로 본 발명은 압력, 열, 빛과 같은 외부 자극에 의하여 형광이 증진되거나 형광 색깔이 변하는 유기형광재료에 관한 것이다.
발명의 배경
압력, 열, 빛과 같은 외부자극에 의하여 형광의 변화가 일어나는 유기형광 화합물은 화학적인 구조변화에 기인하는 것이다. 이처럼 화학적인 구조 변화로 인하여 형광의 변화가 나타나는 물질들은 반복적으로 형광 스위칭(switching)을 하게 되면 물질이 변형되거나(deformation), 분해되어(degradation) 물질의 분자구조가 손상을 입게 된다. 이렇게 손상을 입은 유기형광 물질은 영구적으로 사용할 수 없고, 또한 형광의 변화 정도가 줄어드는 단점이 있다.
화학적인 구조변화로 인하여 형광의 변화가 일어나는 물질들의 상기와 같은 문제점을 해결하고자, 화학적인 구조변화가 아닌 분자 배열만을 변화시킴으로써 형광을 증진시키거나 형광 색깔을 변화시키는 새로운 유기형광재료 화합물을 개발하기에 이른 것이다.
본 발명의 목적은 화학적인 구조변화가 아닌 분자배열만을 변화시킴으로써 형광을 증진시키는 새로운 유기형광재료 화합물을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 다른 목적은 화학적인 구조변화가 아닌 분자배열만을 변화시킴으로써 형광 색깔을 변화시키는 새로운 유기형광재료 화합물을 제공하기 위한 것이 다.
본 발명의 또 다른 목적은 반복적 형광 스위칭에 의하여 변형(deformation) 또는 분해(degradation)되지 않는 유기형광재료 화합물을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 반복적 형광 스위칭에 의하여 손상되지 않기 때문에 영구적으로 사용할 수 있는 유기형광재료 화합물을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 상기 및 기타의 목적들은 하기 설명되는 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다.
발명의 요약
본 발명의 한 구체예에 따른 외부자극에 의하여 형광이 증진되는 화합물은 하기 구조식(Ⅰ)과 같다:
Figure 112007056625599-pat00003
구조식(Ⅰ)
상기 식에서, R은 C-CF3, R1은 CN, R2는 H; 또는 R은 C-CF3, R1은 H, R2는 CN; 또는 R은 N, R1은 H, R2는 CN이다.
상기 구조식(Ⅰ)의 화합물은 분자배열이 불규칙한 상태에서 강한 형광을 나타내고, 분자배열이 규칙적인 상태에서 형광이 소광된다. 상기 화합물에 5000 내지 7000 Pa의 압력, 바람직하게는 6000 Pa의 압력이 가해지면 형광이 증진되고, 130∼170℃에서 30초∼3분간 아닐링(annealing)을 해주면 형광이 소광되어 원상태로 회복된다.
본 발명에 다른 구체예에 따른 외부자극에 의하여 형광 색깔이 변하는 화합물은 하기 구조식(Ⅱ)와 같다:
Figure 112007056625599-pat00004
구조식(Ⅱ)
상기식에서 R은 O-(CH2)4, R1은 CN, R2는 H; 또는 R은 O-(CH2)4, R1은 H, R2는 CN이다.
상기 구조식(Ⅱ)의 화합물은 대칭구조의 배열에서 단파장 영역의 청색 형광이 발현되고, 압력이 가해져서 배열이 불규칙해지면 장파장의 녹색형광이 발현된다. 상기 화합물은 압력이 가해지기 전에는 단파장의 형광이 발현되고, 압력이 가해지면 장파장의 형광이 발현된다. 다시 80∼100℃에서 3∼8분 정도 아닐 링(annealing)을 해주면 장파장의 형광이 소광되어 원상태로 회복된다.
이하 첨부된 도면을 참고로 본 발명의 구체적인 내용을 하기에 상세히 설명한다.
발명의 구체예에 대한 상세한 설명
본 발명은 압력, 열, 빛과 같은 외부 자극에 의하여 화학적인 구조변화 없이 분자 배열만을 변화시킴으로써 형광이 증진되거나 형광 색깔이 변하는 유기형광재료에 관한 것이다.
우선 외부자극에 의하여 화학적인 구조변화 없이 분자 배열만을 변화시킴으로써 형광이 증진되는 화합물은 하기 구조식(Ⅰ)과 같다:
Figure 112007056625599-pat00005
구조식(Ⅰ)
상기 식에서, R은 C-CF3, R1은 CN, R2는 H; 또는 R은 C-CF3, R1은 H, R2는 CN; 또는 R은 N, R1은 H, R2는 CN이다.
상기 구조식(Ⅰ)의 화합물은 분자배열이 불규칙한 상태에서 강한 형광을 나타내고, 분자배열이 규칙적인 상태에서 형광이 소광된다. 상기 화합물에 압력이 가 해지면 형광이 증진되고, 130∼170℃에서 30초∼3분간 아닐링(annealing)을 해주면 형광이 소광되어 원상태로 회복된다.
상기 구조식(Ⅰ)의 화합물이 불규칙한 분자배열 상태에서 강한 형광을 나타내고, 규칙적인 분자배열 상태에서 형광이 소광되는 것은, 불규칙한 분자배열 상태에서는 분자간 거리가 매우 가까움으로써 비발광 경로의 에너지 전이가 우수하여 형광이 나타나지 않으나, 압력에 의해 이러한 규칙적인 배열을 제거함으로써 물질 고유의 형광이 발현되기 때문이다.
상기 구조식(Ⅰ)의 화합물은 비대칭 형태의 물질로서 서로 맞물리는 형태의 분자구조를 이루기 때문에 분자간 좀 더 가까운 분자배열이 가능하다.
제1도는 구조식(Ⅰ) 화합물(R=N, R1=H, R2=CN인 경우)의 압력 전후 형광 증진을 나타낸 그래프이다.
제1도에서 보는 바와 같이, 구조식(Ⅰ) 화합물(R=N, R1=H, R2=CN인 경우)의 경우, 압력을 가하기 전에는 형광의 변화가 거의 없고, 압력을 가하게 되면 약 20 배에 달하는 형광증진이 나타남을 알 수 있다. 구조식(Ⅰ) 화합물에서, R=C-CF3, R1=CN, R2=H; 또는 R=C-CF3, R1=H, R2=CN인 경우에는, R=N, R1=H, R2=CN인 경우와 비슷한 형광증진을 나타내지만, 전자의 경우에는 약 6배, 후자의 경우에는 약 10 배 정도의 형광증진을 나타낸다.
본 발명에 다른 구체예에 따른 외부자극에 의하여 형광 색깔이 변하는 화합 물은 하기 구조식(Ⅱ)와 같다:
Figure 112007056625599-pat00006
구조식(Ⅱ)
상기식에서 R은 O-(CH2)4, R1은 CN, R2는 H; 또는 R은 O-(CH2)4, R1은 H, R2는 CN이다.
상기 구조식(Ⅱ)의 화합물은 대칭구조의 배열에서 단파장 영역의 청색 형광이 발현되고, 압력이 가해져서 배열이 불규칙해지면 장파장의 녹색형광이 발현된다. 상기 화합물은 압력이 가해지기 전에는 단파장의 형광이 발현되고, 압력이 가해지면 장파장의 형광이 발현된다. 다시 80∼100℃에서 3∼8분 정도 아닐링(annealing)을 해주면 장파장의 형광이 소광되어 원상태로 회복된다.
제2도는 구조식(Ⅱ) 화합물(R=O-(CH2)4, R1=CN, R2=H)의 압력변화에 따른 형광변화를 나타낸 그래프이다.
제2도에 도시된 바와 같이, 유기 형광물질에 압력을 가하게 되면 파장이 약 80 nm 정도 이동된 형광스펙트럼을 나타냄을 알 수 있다.
제3도는 구조식(Ⅱ) 화합물(R=O-(CH2)4, R1=H, R2=CN)의 압력변화에 따른 형 광변화를 나타낸 그래프이다.
제3도에서는, 유기 형광물질에 압력을 가했을 때 파장이 약 60 nm 정도 이동된 형광스펙트럼을 나타냄을 알 수 있다.
제2도 및 제3도에 도시된 바와 같이, 상기 구조식(Ⅱ) 화합물은 모두 압력에 의하여 장파장 쪽으로 형광의 변화가 나타남을 알 수 있다. 따라서 이러한 유기형광 화합물은 형광색의 변화에 따라 압력을 감지할 수 있는 특성을 갖는다.
그리고 이러한 특성으로 인하여 본 발명의 화합물들은 재기록이 가능한 감압기록재료를 비롯하여 압력센서, 응력분포, 메모리 등의 분야에 적용될 수 있다.
본 발명은 화학적인 구조변화가 아닌 분자배열만을 변화시킴으로써 형광을 증진시키거나, 형광 색깔을 변화시키는 새로운 유기형광재료 화합물을 제공하는 발명의 효과를 갖는다. 또한 본 발명은 반복적 형광 스위칭에 의하여 변형(deformation) 또는 분해(degradation)되지 않고, 그럼으로써 영구적으로 사용할 수 있는 유기형광재료 화합물을 제공한다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 실시될 수 있으며, 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.

Claims (6)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 하기 구조식(Ⅱ)으로 표시되고, 외부자극에 의하여 형광 색깔이 변하는 것을 특징으로 하는 유기형광재료 화합물:
    Figure 112007056625599-pat00008
    구조식(Ⅱ)
    상기식에서 R은 O-(CH2)4, R1은 CN, R2는 H; 또는 R은 O-(CH2)4, R1은 H, R2는 CN임.
  5. 제4항에 있어서, 상기 화합물은 대칭구조의 배열에서 단파장 영역의 청색 형광이 발현되고, 압력이 가해져서 배열이 불규칙해지면 장파장의 녹색형광이 발현되는 것을 특징으로 하는 유기형광재료 화합물.
  6. 제5항에 있어서, 상기 장파장의 형광이 발현된 상태에서 상기 화합물을 80∼ 100℃에서 3∼8분 정도 아닐링(annealing)을 해주면 장파장의 형광이 소광되는 것을 특징으로 하는 유기형광재료 화합물.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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