세상을 바꾸는 화학 : 컴퓨터와 인터넷 새로운 재료

1. 세상을 바꾸는 화학 : 컴퓨터와 인터넷 새로운 재료 전승준 (고려대학교 화학과)

2. 세상을 변화시켰던 과학기술 20세기의 획기적 발전 원동력 물리 :양자역학-반도체 화학: 인조 고분자 합성 20세기 전반부 20세기 후반부 - 전기 이용 - 전화 - 나일론 :인조섬유 - 플라스틱 - 항생제 • 컴퓨터 • 인터넷 • 무선전화 • 생명과학 • 우주여행

3. 지난 컴퓨터와 인터넷 기술과 재료 기계식 계산기 기계식으로 작동하여 사칙( 덧셈, 곱셈 뺄셈, 나눗셈 ) 계산한다. 예 : 주판(수판), 기계식 사칙 계산기

4. 지난 컴퓨터와 인터넷 기술과 재료 디지탈식 컴퓨터의 원조 애니악(ANIAC) : 최초 디지탈식 진공관 컴퓨터, 무게 30톤, 2만개 진공관, 미국 펜실베니아대학의 존 프레스퍼 에커트 2세, 존 모클리 1946년 개발 유니박(UNIVAC) : 최초 상업용 컴퓨터

5. 컴퓨터의 발전 제1세대(1940중-1950후) : 진공관 제2세대(1950후-1960중) : 트랜지스터 제3세대(1960중-1970중) : 집적회로(IC) 제4세대(1970중-현 재) : 마이크로프로세서 제5세대(미래 ------ ) : ?

7. 우리들의 계산 컴퓨터의 계산 10진법 2진법 12 : 2 10 0 0 1 1 2 10 3 11 4 100 ·· 디지털 계산 원리 0 1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

8. 컴퓨터와 이진법 0 : 꺼진 상태 1 : 켜진 상태 전기가 흐르게 하고 안흐르게 하는 상태를 트랜지스터를 이용하여 만듬 트랜지스터 : 반도체 (규소화합물) 규소화합물 –모래의 성분 전기의 흐름 : 전자의 이동 컴퓨터 : 모니터, 정보기록매체, 구리선, 반도체소자

9. p-n transistor • 전류를 한쪽으로만 흐르게 함

10. 원자의 구조 • 핵 : 무거움. 양전하 • 전자 : 가벼움. 음전하 • 무거운 원자일수록 전자의 수가 많아짐

11. 원자의 종류: 주기율표

12. 새로운 컴퓨터와 인터넷 기술과 재료 전자의 움직임 보다 빠른 것은 ?

13. 빛 : 전자기파 전자기 복사선 (맥스웰:1865) - 빛은 전자기 복사선: 빛의 진행 방향에 수직으로 상호 수직인 전기장, 자기장 존재 - 진공 중에서 진행 속력: c = λν = 2.9979×108m s-1

14. 전자의 이동 → 빛의 이동 구리선 → 광섬유

15. 빛을 스위칭 하기 위한 방법 파동의 간섭현상 : 빛도 파동임으로 간섭현상 보강간섭 : 켜짐 상쇄간섭 : 꺼짐

16. 빛을 스위칭하는 방법 과 재료 비선형광학물질 : 전기장에 의하여 빛의 굴절율, 즉 빛의 속도가 달라짐. 마하젠더 빛변조기 –광도파 이용

17. 가까운 미래의 가장 중요한 산업 : 정보통신 각종 정보통신기기 : 컴퓨터, 전화, 비디오등 기기의 소재 과거, 현재 :전자기기 (실리콘 기반 반도체 소재) 현재, 가까운미래 : 광전자기기 (각종 반도체 및 무기결정) 미래 : 광기기 (유기, 고분자, 유무기복합재료) 컴퓨터와 인터넷 기기의 재료

19. What is Nonlinear Optical (NLO) Materials ? The materials which exhibit a large non-linear dependence of optical phenomena on the light intensity Nonlinear Optical Phenomena Application -Second Harmonic Generation (Frequency doubling) -Pockels Effect -Third Harmonic Generation (Frequency Tripling) - Kerr Effect - Degenerate Four-Wave mixing -Frequency doubling, tripling, mixing -Electro-Optic Modulator -Optical Switching -Optical Information Storage

20. m Nonlinear Optical Phenomena Interaction between Matter and Light Molecular View : dipole moment : linear (first-order) polarizability : second-order polarizability (first hyperpolarizability) : third-order polarizability (second hyperpolarizability) Macroscopic View : Polarization : Linear (first-order)susceptibility : Second-order susceptibility : Third-order susceptibility : rank i + 1 tensor

21. Linear Push-Pull Polyenes(쌍극자형 분자) (Dipolar Molecules)

22. 분자의 대칭성에 따른 Optical Polarization(P) Linear Centrosymmetric Noncentrosymmetric

23. Push-Pull type Polyenes 유기분자의 광학적 비선형성

24. P = c(1)·E + c(2)·E2 + c(3)·E3 + · · · c(2) = NFbijk<cos3j> E E c(2) = 0 N : number density of NLO chromophore F : local field factor j : angle between applied electric field and crystal polar axis c(2) >> 0 Induced Material Polarization

25. Octupolar Molecules(팔중극자형 분자)

27. What is Two Photon Absorption (TPA) Photophysics of Multi-Photon Excitation

28. Application of TPA • Optical power limiting • Three-dimensional imaging using two-photon laser scanning • Three-dimensional optical data storage • Photodynamic therapy Two-photon excited fluorescence image of Chromosome 3-D microstructure produced by Two-photon-initiated polymerization

29. One photon vs. Two photon

30. Photodynamic theraphy(PDT)

31. Deep into body

32. 훌륭한 과학적 발견과 발명을 위하여 • · 정확하게 관찰하고 사실 그대로를 기록한다. • (후에 더 정확한 해석을 위하여 관찰과 기록이 더 중요함) • ·왜의 물음을 어떻게의 물음으로 바꾸어본다. • (궁극적 과학적 원리는 누구도 모름.) • ·지금 확실하다고 믿는 것도 틀릴 수 있다. • (100년전에 맞다고 생각한 것의 상당수가 틀렸음.) • ·여러 다른 분야의 것들도 관심을 가져야 된다. • (어려운 문제 해결의 열쇠는 엉뚱한 곳에서 얻을 수 있음.)