광학여기상태에 따른 아조벤젠 분자의 구조변화와 광학스위치로의 응용에 대한 고찰

아조벤젠 (Azobenzene)은 광스위치분자 소자로서 빛에 의해 분자의 구조가 바뀌는 성질을 가지고 있다. 이러한 특성은 전류를 적절히 조절하는 온/오프 기능의 수행 가능성을 제시한다. 빛의 파장에 따라 두 벤젠 고리를 연결하는 원자들 (CNNC)의 광학여기상태가 달라지며, 그 결과로 CNNC 각도의 변화가 나타난다. 이는 아조벤젠 구조의 변화를 가져오며, 크게 cis-, trans-(CNNC 각도 기준으로 각각 $0^{\circ}$, $180^{\circ}$)로 나눠진다. 이 연구에서는 LCAO-DFT 제일원리 계산을 이용하여, CNNC 각도에 따른 분자 구조의 변화와 안정성을 바닥상태($S_0$)와 광학여기상태($S{\text\tiny{1}},n{\grave{a}}{\pi}^*$)로 나누어 살펴보았다. 그 결과 바닥상태에서는 trans-구조가 가장 안정하였고, 광학여기상태에서는 CNNC 각도가 $90^{\circ}$ 부근에서 가장 안정한 구조를 가졌다. 또한, 바닥상태에서는 cis-, trans-사이에 에너지 장벽이 있는 반면 광학여기상태에서는 에너지 장벽이 없음을 관찰하였다.