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층상자기조립법을 이용한 나노구조체의 제조와 응용
Preparation of Nanostructures Using Layer-by-Layer Assembly and Applications 원문보기

韓國眞空學會誌 = Journal of the Korean Vacuum Society, v.19 no.2, 2010년, pp.81 - 90  

조진한 (국민대학교 신소재공학부)

초록
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층과 층 사이의 정전기적인력, 수소결합 또는 공유결합을 이용하여 층당 두께를 수 옹스트롱에서부터 수십 나노미터까지 제조할 수 있으며 박막의 표면 형태를 흡착시키고자 하는 물질 및 박막 후처리 공정을 통해 제어할 수 있으며 더 나아가, 삽입하는 물질의 특성에 따라 박막의 기능성을 집적화 및 다양화시킬 수 있다. 본 연구에서는 이러한 층상자기조립방법의 특성을 이용하여 반사방지막, 초소수성 필름 및 전기화학센서로의 응용가능성을 제시하였다. 반사방지막의 경우, 구형의 블록공중합체를 유리기판 위에 다층박막으로 적층시킴으로써 박막 굴절률을 1.25까지 감소시켰고 이를 통해 약 99.5%의 빛 투과도를 달성할 수 있었다. 더 나아가 바이오물질인 엔자임을 다층박막에 삽입시킬 경우, 활성 산소를 분해시키는 전기화학센서로의 제조가 가능함을 보인다. 본 연구는 본인이 이미 발표한 논문(J. Am. Chem. Soc. 128, 9935 (2006); Adv. Mater. 19, 4364 (2007); Electro. Mater. Lett. 3, 163 (2007))들을 정리하여 층상자기조립법에 관해 소개하는 논문이다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

We introduce a novel and versatile approach for preparing self-assembled nanoporous multilayered films with antireflective properties. Protonated polystyrene-block-poly (4-vinylpyrine) (PS-b-P4VP) and anionic polystyrene-block-poly (acrylic acid) (PS-b-PAA) block copolymer micelles (BCM) were used a...

주제어

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문제 정의

  • 본 논문에서는 본인이 이미 발표한 블록공중합체, 엔자임 및 금속 나노입자를 이용한 나노구조체 관련 논문들을 정리하여 표면제어를 통한 반사방지막 [25,26] 및 마이크로 패턴된 전기화학센서 [19]에 효과적으로 적용될 수 있음을 증명하고자 한다.
  • 10에서 나타낸다. 본 연구에서는 금속 전극위에 엔자임과 금속 나노입자가 삽입된 다층박막을 흡착시킴으로써 전기화학센서를 제조하고자 하였다.
  • 를 감지하는 촉매로 잘 알려져 있다. 본 연구에서는 효소와 나노입자가 패턴된 다층박막필름이 기존에 알려져 있는 패턴되지 않은 다층박막필름보다 더 높은 전기화학적 활성을 가질 수 있는지 확인하고자 하였다. 이러한 가능성은, 패턴된 다층박막 필름이 감지하고자 하는 물질의 분자와 촉매물질간의 직접적인 접촉과 향상된 표면적의 증가로 더 높은 전기화학적 활성도를 가질 수 있다는 선행연구에서 도출되었다 [28].
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
층상자기조립법을 사용했을때, 초박막 안에 우리가 원하는 특정 성질을 부여할 수 있는 이유는 무엇인가? “층상자기조립법(Layer-by-layer self-assembly method)”으로 불리는 다층박막 제조법은 다양한 전기적, 자기적 성질을 갖는 물질뿐만 아니라 DNA 또는 엔자임(enzyme) 같은 바이오 물질들을 기판의 크기나 형태에 관계없이 각각의 층에 나노미터 두께로 삽입시킬 수 있음에 따라서 초박막 안에 우리가 원하는 특정 성질을 부여할 수 있다. 현재, 세계 유수 연구소와 대학교에서는 이러한 다층 초박막의 특징을 이용하여 마이크로 패터닝(micro-patterning) [1-6], 멤브레인(membrane) [7-10], 약물전달시스템(drug delivery systems) [11-14], 반사방지막필름(anti-reflection film)[15], 초소수성필름(ultrahydrophobic film) [16], 바이오 센서 [17-19] 등에 적용하여 상업화에 큰 가능성을 열어놨다.
반사방지막, 초소수성 필름 및 전기화학센서로 응용 가능한 층상자기조립방법의 특성은 무엇인가? 층과 층 사이의 정전기적인력, 수소결합 또는 공유결합을 이용하여 층당 두께를 수 옹스트롱에서부터 수십 나노미터까지 제조할 수 있으며 박막의 표면 형태를 흡착시키고자 하는 물질 및 박막 후처리 공정을 통해 제어할 수 있으며 더 나아가, 삽입하는 물질의 특성에 따라 박막의 기능성을 집적화 및 다양화시킬 수 있다. 본 연구에서는 이러한 층상자기조립방법의 특성을 이용하여 반사방지막, 초소수성 필름 및 전기화학센서로의 응용가능성을 제시하였다.
세계 유수 연구소와 대학교에서 다층 초박막의 특징을 적용한 것들은 어떤 것이 있는가? “층상자기조립법(Layer-by-layer self-assembly method)”으로 불리는 다층박막 제조법은 다양한 전기적, 자기적 성질을 갖는 물질뿐만 아니라 DNA 또는 엔자임(enzyme) 같은 바이오 물질들을 기판의 크기나 형태에 관계없이 각각의 층에 나노미터 두께로 삽입시킬 수 있음에 따라서 초박막 안에 우리가 원하는 특정 성질을 부여할 수 있다. 현재, 세계 유수 연구소와 대학교에서는 이러한 다층 초박막의 특징을 이용하여 마이크로 패터닝(micro-patterning) [1-6], 멤브레인(membrane) [7-10], 약물전달시스템(drug delivery systems) [11-14], 반사방지막필름(anti-reflection film)[15], 초소수성필름(ultrahydrophobic film) [16], 바이오 센서 [17-19] 등에 적용하여 상업화에 큰 가능성을 열어놨다. 이러한 층상자기조립법을 이용한 다층초박막 제조 방법은 먼저 음전하로 치환된 산화막 기판을 양전하 물질 수용액에 일정시간 담지하여 정전기 인력으로 흡착시킨 후, 세정 용매인 물에 다시 담지하여 약하게 흡착된 양전하 물질을 제거한다.
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참고문헌 (28)

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  6. X.-P. Jiang, S. L. Clark, and P. T. Hammond, Adv. Mater. 13, 1669 (2001). 

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  15. J. Hiller, J. D. Mendelsohn, and M. F. Rubner, Nature Materials 1, 59 (2002). 

  16. J. Hong, W. K. Bae, S. Oh, H. Lee, K. Char, F. Caruso, and J. Cho, Adv. Mater. 19, 4364 (2007). 

  17. A. Yu and F. Caruso, Anal. Chem. 75, 3031 (2003). 

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  19. J. Park, I. Kim, H. Shin, Y. S. Kim, J. Bang, F. Caruso, and J. Cho, Adv. Mater. 20, 1843 (2008). 

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  21. G. Decher, Science 277, 1232 (1997). 

  22. G. K. Such, J. F. Quinn, A. Quinn, E. Tjipto, and F. Caruso, J. Am. Chem. Soc. 128, 9318 (2006). 

  23. S.-F. Chong, R. Chandrawati, B. Stadler, J. Park, J. Cho, Y. Wang, Z. Jia, V. Bulmus, and T. P. Davis, Small 5, 2601 (2009). 

  24. S. Lee, B. Lee, B. J. Kim, J. Park, W. K. Bae, K. Char, C. J. Hawker, J. Bang, and J. Cho, J. Am. Chem. Soc. 131, 2579 (2009). 

  25. J. Cho, J. Hong, F. Caruso, and K. Char, J. Am. Chem. Soc. 128, 9935 (2006). 

  26. J. Cho, Electro. Mater. Lett. 3, 163 (2007). 

  27. D. Buttry, Advances in electroanalytical chemistry: Applications of the QCM to electrochemistry. (Marcel Dekker, New York, 1991), pp. 24-32. 

  28. F. Patolsky, E. Katz, A. Bardea, and T. Willner, Langmuir, 15, 3703 (1999). 

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