광화학의 응용

초고속 를 이용한 광화학반응 및 메커니즘 연구의 활성화는 적 측면 외에도 광화학반응이 전자산업 소재, 활용, 광의학요법 등 현대 첨단기술 개발에 매우 중요한 역할을 담당할 수 있게 하였다.

전자산업조재
전자산업 소재의 예로, 감광성(感光性) 고분자를 들 수 있는데, 이러한 고분자는 빛을 흡수하여 광다리걸침, 광분해 또는 광중합 작용 등을 함으로써 용매에 대한 용해도, 표면물성, 전도도 등과 같은 화학적·물리적 성질을 변화시킬 수 있다. 이러한 감광성 고분자의 특성을 반도체의 미세한 집적회로판 제조에 필요한 광미세가공기술에 응용하고 있다.

또한 전자복사의 경우, 반도체들의 광전도성을 전자산업 소재와 관련하여 응용한 좋은 예이다. 즉, 복사 대상 종이를 고압으로 대전한 셀렌 Se, 규소 Si, 아연산화물 ZnO 등과 같은 반도체 감광판 위에 놓고 빛에 노출시키면 종이의 화상을 피해 조사한 감광판은 광전도에 의한 광전류가 흘러 전하가 없어지고, 조사하지 않은 부분은 전하를 보전하는데, 여기에 대전하기 쉬운 토너를 뿌리면 토너가 흡인되어 화상을 재현한다.

최근에는 무기성 반도체 외에도 전자복사용 감광체로 광전도성 고분자를 실용화하여 컬러복사와 레이저프린터에 사용한다. 한편 물질의 비선형광학성도 미래 전자산업의 소재와 밀접한 관계가 있는데, 2차 비선형광학성은 파장가변 레이저, 레이저 증폭 및 초고속 광통신용 전기광학 변조기 등의 개발에, 3차 비선형광학성은 광강도에 대한 굴절률 변화에 의한 광자기 집속, 빛의 변조 효과에 의한 메모리, 연상 등의 특성이 있어 미래의 광컴퓨터 개발에 응용할 수 있을 것으로 크게 기대된다.

이러한 비선형광학성 소자로는 니튬니오바이트 LiNbO₃나 KTP와 같은 강유전체 무기결정과 함께 전자분극률이 매우 큰 유기분자성 감광성 고분자들을 개발하고 있다.

태양에너지 활용
대체에너지를 효율적으로 이용하기 위한 태양에너지의 전환 및 저장법의 개발과 관련하여 광화학을 중요하게 응용하고 있다. 최근에는 이산화티단 TiO₂ 등 반도체와 유기색소 분자를 혼합하여 제조한 인공 식물 광합성계의 광유발-분자 간 전자전달 현상을 이용하여 효율적인 태양전지로 활용할 수 있다. 또한 이 전지계를 이용한 물의 광전기화학적 분해에 의한 수소발생은 태양에너지를 대체에너지로 활용하는 데 크게 기여할 것으로 기대하고 있다.

태양에너지는 지상에서 일사량이 가장 많은 시간을 기준으로 하여 에너지 밀도가 1kW/㎡ 정도로 매우 낮고 기상, 지형 등의 자연 조건에 구애받는 등의 제약으로 아직은 기술 및 사회 구조적 한계를 갖고 충분히 이용하지 못하고 있다. 태양에너지는 광전지의 주요 구성원소인 규소판 생산 과정에서 많은 에너지 사용과 오염 물질 방출에 대한 비판이 있기는 하지만 이를 고려해도 화석연료에 비해 온실가스의 방출을 절반 이상 감소시킬 수 있고, 광전지의 수명인 25년 중 4~8년 정도면 모듈, 축전지, 변환기 등 태양광 발전시설에 투입한 에너지를 모두 상쇄시킬 수 있다.  

한편 페놀과 같은 해독성 유기물질들이 녹아 있는 수용액에 이산화티탄 등 반도체 콜로이드를 섞은 후에 태양 빛을 쪼이면 산화·환원에 의한 광분해를 촉진하여 유기성 해독물을 제거시킬 수 있어 환경오염 해결을 위해 이를 응용하고 있다.

광의학요법
광화학반응은 의학적인 측면에서도 중요하게 취급하고 있으며, 그에 대한 연구를 활발히 진행하고 있다. 예를 들어, 소랄렌과 같은 광증감제는 광증감화 작용을 통해 악성 DNA와의 광화학적 결합을 촉진시켜 악성 DNA의 번식을 억제함으로써 건선과 같은 피부질병을 치료하기 위한 광화학요법에 응용한다.

또한 레이저와 600nm 정도의 장파장 빛을 흡수하며, 악성 세포에 선택적으로 결합하는 특정 광증감제를 사용하면 광증감제가 흡수한 에너지를 산소에 전달함으로써 강력한 산화제인 단일항 산소가 발생한다. 그 산화과정을 통해 악성세포를 선택적으로 파괴할 수 있으므로 뇌종양과 같은 악성종양이나 암 등 미세한 수술에 응용할 수 있는 의료기술을 개발하고 있다.