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.
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.
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...
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 as building blocks for the layer-by-layer assembly of BCM multilayer films. BCM film growth is governed by electrostatic and hydrogen-bonding interactions between the oppositely BCMs. Both film porosity and film thickness are dependent upon the charge density of the micelles, with the porosity of the film controlled by the solution pH and the molecular weight (Mw) of the constituents. PS7K-b-P4VP28K/PS2K-b-PAA8K films prepared at pH 4 (for PS7K-b-P4VP28K) and pH 6 (for PS2K-b-PAA8K) are highly nanoporous and antireflective. In contrast, PS7K-b-P4VP28K/PS2K-b-PAA8K films assembled at pH 4/4 show a relatively dense surface morphology due to the decreased charge density of PS2K-b-PAA8K. Films formed from BCMs with increased PS block and decreased hydrophilic block (P4VP or PAA) size (e.g., PS36K-b-P4VP12K/PS16K-b-PAA4K at pH 4/4) were also nanoporous. Furthermore, we demonstrate that the nanostructured electrochemical sensors based on patterning methods show the electrochemical activities. Anionic poly(styrene sulfonate) (PSS) layers were selectively and uniformly deposited onto the catalase (CAT)-coated surface using the micro-contact printing method. The pH-induced charge reversal of catalase can provide the selective deposition of consecutive PE multilayers onto patterned PSS layers by causing the electrostatic repulsion between next PE layer and catalase. Based on this patterning method, the hybrid patterned multilayers composed of platinum nanoparticles (PtNP) and catalase were prepared and then their electrochemical properties were investigated from sensing $H_2O_2$ and NO gas. This study was based on the papers reported by our group. (J. Am. Chem. Soc. 128, 9935 (2006); Adv. Mater. 19, 4364 (2007); Electro. Mater. Lett. 3, 163 (2007)).
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 as building blocks for the layer-by-layer assembly of BCM multilayer films. BCM film growth is governed by electrostatic and hydrogen-bonding interactions between the oppositely BCMs. Both film porosity and film thickness are dependent upon the charge density of the micelles, with the porosity of the film controlled by the solution pH and the molecular weight (Mw) of the constituents. PS7K-b-P4VP28K/PS2K-b-PAA8K films prepared at pH 4 (for PS7K-b-P4VP28K) and pH 6 (for PS2K-b-PAA8K) are highly nanoporous and antireflective. In contrast, PS7K-b-P4VP28K/PS2K-b-PAA8K films assembled at pH 4/4 show a relatively dense surface morphology due to the decreased charge density of PS2K-b-PAA8K. Films formed from BCMs with increased PS block and decreased hydrophilic block (P4VP or PAA) size (e.g., PS36K-b-P4VP12K/PS16K-b-PAA4K at pH 4/4) were also nanoporous. Furthermore, we demonstrate that the nanostructured electrochemical sensors based on patterning methods show the electrochemical activities. Anionic poly(styrene sulfonate) (PSS) layers were selectively and uniformly deposited onto the catalase (CAT)-coated surface using the micro-contact printing method. The pH-induced charge reversal of catalase can provide the selective deposition of consecutive PE multilayers onto patterned PSS layers by causing the electrostatic repulsion between next PE layer and catalase. Based on this patterning method, the hybrid patterned multilayers composed of platinum nanoparticles (PtNP) and catalase were prepared and then their electrochemical properties were investigated from sensing $H_2O_2$ and NO gas. This study was based on the papers reported by our group. (J. Am. Chem. Soc. 128, 9935 (2006); Adv. Mater. 19, 4364 (2007); Electro. Mater. Lett. 3, 163 (2007)).
* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.
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].
제안 방법
이러한 두 가지 피크는 Lorentzian 모델을 이용하여 각각의 피크 면적이 계산되었고 P4VP 링의 이온화 정도는 이 나누어진 피크 면적비로 계산되었다. 1,570과 1,709 cm-1의 FTIR 흡수 스펙트럼은 PAA 와 PS-b-PAA의 이온화된(-COO-)와 이온화되지 않은 카르복실산(-COOH)을 각각 의미하고, 이것의 이온화 정도 역시 같은 모델로 계산하였다 [16,25].
6 이상이면 카탈라제의 전하는 음전하를 갖는다). Catalase/PSS 다층박막의 경우는 225 nm 파장 영역에서 흡수 피크를 보이므로 흡광도의 변화를 통해 흡착량의 변화를 조사하였으며 카탈라제/폴리아릴아민하이드로클로라이드(PAH) 다층박막은 흡수 피크가 없으므로 QCM의 주파수 변화량을 통해 정량적으로 조사하였다. Fig.
pH 변화에 따른 엔자임의 정전기적 인력 변화를 이용하여 선택적인 영역에서만 다층박막이 성장하는 패터닝을 시도하였다. Fig.
그러나, PS-b-P4VP와 PS-b-PAA의 이온화정도는 PS의 흡수피크(1,600 cm-1)에 부분 혹은 전체적으로 겹쳐지므로 FTIR의 결과만을 가지고 이온화된 정도를 결정할 수 없기 때문에 zeta-potential을 측정하여 각각의 이온화 정도를 결정하였다. pH 4에서의 PS7K-b-P4VP28K, PS36Kb-P4VP12K, PS2K-b-PAA8K, PS16K-b-PAA4K 블록 공중합체 마이셀의 zeta-potential은 각각 24±4.
그리고 N2 가스를 이용하여 air-drying을 실시하였다. 다음 반대되는 전하를 지닌 (-) 전하의 PSS를 연속적으로 증착시키기 위해서 위의 담지, 세척, drying을 반복실시 하였다. 이 공정을 반복함으로써 원하는 층수를 증착시킬 때까지 반복하였다.
결과적으로 낮은 이온화 영역의 pH에서는 코일(coil) 구조를 가지며 반면에 높은 이온화 영역의 pH에서는 스트레칭(stretching) 구조를 가지게 된다. 따라서, 본 실험에서 사용된 pH 조건에서 마이셀의 크기를 알아보기 위해 서로 다른 분자량을 갖는 블록 공중합체 마이셀을 실리콘 기판 위에 적층한 후, Fig. 2에서 보여지듯이 AFM을 통해 크기를 분석하였다. pH 4에서 전하를 가지고 있는 PS7K-b-P4VP28K, PS36Kb-P4VP12K, PS2K-b-P4VP8K and PS16K-b-PAA4K 블록 공중합체 마이셀들은 Fig.
또한, pH 4/pH 6 조건에서 (PS7K-b-P4VP28K/PS2K-b-PAA8K)n 다층 초박막을 적층할 때 층수 변화에 따른 필름 두께와 굴절률을 측정하였다. 적층수를 5 bilayer에서 30 bilayer까지 증가시킬 때 1.
엔자임(카탈라제)/폴리전해질(polyelectrolyte) 다층박막에서 각 층의 흡착량을 정량적으로 측정하기 위해 수정진동 저울(Quartz Crystal Microgravimetry (QCM)) 장비를 이용해 정량적으로 분석하였다. 다시 말해 각 step의 박막을 흡착 한 후에 흡착된 물질의 정량적인 질량을 알기 위해 QCM 장치(모델: QCM200, SRS)를 사용하였다.
(μg・cm-2))을 이용하였다. 엔자임의 정전기적 상호작용을 기반으로 하여 QCM 전극 위에 (카탈라제/폴리스틸렌술포네이트(PSS))5 다층박막 구조를 형성하면서 QCM 장비를 이용해 각 층의 흡착량을 정량적으로 분석하였다(Fig. 8a). 이때, 카탈라제와 (-) 전하를 갖는 PSS의 pH는 3으로 조절 되었다(pH가 5.
엔자임의 한 종류인 Catalase (CAT)의 양극이온 성질을 이용한 새로운 패터닝의 가능성을 알아보기 위해 먼저 pH 변화에 따른 카탈라제 표면전하의 변화를 측정하였다 [19]. 측정은 electrophoretic light scattering spectrophotometer (ELS-8000)을 이용하여 측정하였다.
위의 공정을 이용하여 5층까지 반복 실시하고 나서, 이 colloidal 입자를 pH가 각각 3부터 10인 bath solution에 분산시켜서 제타포텐셜(ζpotential)를 측정하였다.
이러한 결과들을 토대로 정전기적 인력에 기반하여 엔자임과 전해질을 이용한 층상자기조립 다층박막을 준비하였다. 먼저 친수성의 성질과 함께 (-) 전하를 갖는 Si 기판을 준비하기 위해서 Si 기판을 DI water：H2O2：29% ammonia 용액(5：1：1)의 RCA 용액을 이용하여 10분 동안 65℃의 열을 가하며 담지하였다.
이러한 현상을 통해 PS-b-P4VP와 PS-b-PAA 불록 공중합체 마이셀들의 전하밀도는 수용액의 pH를 변화시킴에 따라 쉽게 조절할 수 있음을 알 수 있다. 이를 위해 PS-b-P4VP와 PS-b-PAA 불록 공중 합체 마이셀들의 이온화 정도를 알아보기 위하여 Fig. 1에서 보는 바와 같이 순수한 P4VP와 PAA의 흡수 피크를 적외선분광기(FT-IR)을 통하여 알아보았다. P4VP와 PS-b-P4VP의 FTIR 스펙트럼에서 1,600과 1,640 cm-1 흡수 피크는 각각 탈수소화된 P4VP 링과 수소화된 P4VP 링을 나타낸다.
측정은 electrophoretic light scattering spectrophotometer (ELS-8000)을 이용하여 측정하였다. 측정 방법은 600 nm의 silica particles에 pH를 조절한 카탈라제와 (-)전하를 가지는 전해물질인 PSS (poly(styrenesulfonate))를 사용하여 실리카 입자위에 일정하게 코팅하여 측정하였다. 입자는 다음과 같이 준비하였다.
이론/모형
엔자임(카탈라제)/폴리전해질(polyelectrolyte) 다층박막에서 각 층의 흡착량을 정량적으로 측정하기 위해 수정진동 저울(Quartz Crystal Microgravimetry (QCM)) 장비를 이용해 정량적으로 분석하였다. 다시 말해 각 step의 박막을 흡착 한 후에 흡착된 물질의 정량적인 질량을 알기 위해 QCM 장치(모델: QCM200, SRS)를 사용하였다. 전극위에 흡착된 엔자임과 폴리전해질의 흡착 질량(Δm)을 QCM 진동수(ΔF)의 변화를 이용하여 계산할 수 있다.
P4VP와 PS-b-P4VP의 FTIR 스펙트럼에서 1,600과 1,640 cm-1 흡수 피크는 각각 탈수소화된 P4VP 링과 수소화된 P4VP 링을 나타낸다. 이러한 두 가지 피크는 Lorentzian 모델을 이용하여 각각의 피크 면적이 계산되었고 P4VP 링의 이온화 정도는 이 나누어진 피크 면적비로 계산되었다. 1,570과 1,709 cm-1의 FTIR 흡수 스펙트럼은 PAA 와 PS-b-PAA의 이온화된(-COO-)와 이온화되지 않은 카르복실산(-COOH)을 각각 의미하고, 이것의 이온화 정도 역시 같은 모델로 계산하였다 [16,25].
엔자임의 한 종류인 Catalase (CAT)의 양극이온 성질을 이용한 새로운 패터닝의 가능성을 알아보기 위해 먼저 pH 변화에 따른 카탈라제 표면전하의 변화를 측정하였다 [19]. 측정은 electrophoretic light scattering spectrophotometer (ELS-8000)을 이용하여 측정하였다. 측정 방법은 600 nm의 silica particles에 pH를 조절한 카탈라제와 (-)전하를 가지는 전해물질인 PSS (poly(styrenesulfonate))를 사용하여 실리카 입자위에 일정하게 코팅하여 측정하였다.
성능/효과
4는 pH 4/pH 4 조건에서 적층된 PS7K-b-P4VP28K/ PS2K-b-PAA8K 다층초박막의 UV-vis 스펙트럼이다. PS-b-P4VP 마이셀에 존재하는 피리딘 그룹에 의해 254 nm 파장의 흡수 피크가 나타나는 것과 흡광도가 bilayer 수에 선형적으로 증가하는 것을 통해 위에서 제시한 조건에서 다층박막이 균일하게 형성되고 있음을 알 수 있다.
11(a)와 (b)는 이들 다층박막의 전기화학적 특성을 cyclic voltammograms (CVs)로 조사된 것이다. 결과에서 보여지듯이, 패턴된 하이브리드 다층박막 센서는 패턴되지 않은 센서보다 더 큰 전기화학 반응을 보인다는 사실로부터 민감도 향상에 매우 효과적이라는 것을 알 수 있었다. 보다 구체적으로 말하자면, Fig.
이러한 결과는 카탈라제가 pH에 따라 전하의 변화가 강하게 일어난다는 것을 확인 할 수 있었다(pH 9에서 카탈라제는 음전하로 유도됨). 결과적으로, 카탈라제는 pH 변화로서 음전하 및 양전하 폴리전해질의 흡착을 유도할 수 있다.
그리고 pH를 변화시킴에 따라(PS7K-b-P4VP28K/PS2K-b-PAA8K)n에서 254 nm에서의 흡광도의 변화를 보면 PS-b-P4VP의 경우 전하밀도가 낮을수록 흡착량이 증가하는 것을 확인할 수 있고, 반대로 전하밀도가 높아 서로 밀어내는 힘이 커질수록 흡착되는 양이 작은 것을 확인할 수 있다(Fig. 5). 또한 PS-b-PAA의 경우에도 전하밀도가 높은 pH 6의 조건에서는 적층 수를 증가시킴에 따라 쌓이는 양이 매우 적지만 전하밀도가 낮은 pH 4의 조건에서는 선형적으로 일정하게 쌓이는 것을 확인할 수 있었다.
더 나아가, pH 3 조건하에서 양전하 카탈라제와 음전하 PSS로 구성된 다층박막이 QCM의 주파수(frequency 변화량, ΔF)의 주기적인 감소를 통해 정량적으로 확인하였다(주파수의 변화량은 흡착량으로 정량화 시킬 수 있으며 주파수의 감소는 흡착량의 증가를 의미한다. ) (Fig. 9).
등전하점 및 pH 변화에 따라 카탈라제의 표면전하 변화의 제타 포텐셜(ζ-potential)을 측정한 결과 Fig. 7에서 보는 바와 같이 양(+)전하와 음(-)전하의 밀도가 같아져서 중성을 나타내는 pI는 5.6으로 측정되었고 다른 영역 pH에서 카탈라제는 pH 5.6 이하에서 (+) 전하를 가지며 pH 5.6 이상에서는 (-) 전하를 갖는다는 것을 확인할 수 있었다.
5). 또한 PS-b-PAA의 경우에도 전하밀도가 높은 pH 6의 조건에서는 적층 수를 증가시킴에 따라 쌓이는 양이 매우 적지만 전하밀도가 낮은 pH 4의 조건에서는 선형적으로 일정하게 쌓이는 것을 확인할 수 있었다. 이러한 결과를 통해 블록 공중합체 마이셀과 마이셀의 LbL (layer-by-layer) 자기조립 방법을 이용한 다층초박막이 형성됨을 확인할 수 있었고 박막이 형성되는 과정에서 마이셀은 pH의 영향을 받는 약전해질로써의 거동을 보임을 확인하였다.
5%까지 크게 증가됨을 관찰할 수 있었다. 또한, 빛의 투과도는 마이셀 안의 PS 블록 크기 및 용액 pH에 따른 전하밀도의 크기에 따라 조절될 수 있음을 확인하였다(Fig. 6).
4V에서 산화반응 피크를 나타낸다. 반면에 C 곡선은 효소와 나노입자가 선택적으로 패턴 된 필름의 전기화학적 반응 곡선을 보여주고 있으며 산환-환원반응(H2O2에 대하여) 및 산화반응(NO에 대하여) 피크가 증가된 전류와 함께 보다 뚜렷해짐을 관찰할 수 있었다. 이러한 결과들은 새로운 개념의 효소/기능성 나노입자가 선택적으로 패턴된 전기화학 센서가 단순하게 형성된 다층박막필름 전기화학 센서 보다 다중검출 및 초감도 하이브리드 전기화학센서 3차원 플랫폼기술 개발에 쓰일 수 있다는 점을 연구 결과 확인할 수 있었다.
본 연구는 상반된 전하를 갖는 소수성 블록과 친수성 블록을 동시에 가지는 블록공중합체 마이셀들을 이용하여 다층초박막을 제작하였다, 이때 각각의 마이셀들이 갖는 전하 밀도는 pH를 통해 조절하였고 결과적으로 흡착량과 나노기공의 정도가 크게 영향을 받았다. pH4 PS-b-P4VP 양전하 마이셀과 pH 6 PS-b-PAA 음전하 마이셀을 이용해 약 100 nm 두께의 필름을 제조할 경우 굴절율은 1.
6 이상에서는 (-) 전하를 갖는다는 것을 확인할 수 있었다. 이는 엔자임(catalase)이 pH의 변화를 통해 (+) 전하와 (-) 전하의 변화를 가역적으로 변화 시킬 수 있음을 확인할 수 있었고 엔자임이 지닌 독특한 정전기적 성질을 이용한 다층박막 및 선택적인 다층박막 패터닝을 준비할 수 있음을 확인하였다(Fig. 7).
8(b)에서는 (+) 전하를 갖는 PAH의와의 흡착량을 측정한 결과, 반대로 pH가 3에서 9로 증가 할 수 록 PAH 흡착량이 급격하게 증가함을 확인 할 수 있었다. 이러한 결과는 카탈라제가 pH에 따라 전하의 변화가 강하게 일어난다는 것을 확인 할 수 있었다(pH 9에서 카탈라제는 음전하로 유도됨). 결과적으로, 카탈라제는 pH 변화로서 음전하 및 양전하 폴리전해질의 흡착을 유도할 수 있다.
반면에 C 곡선은 효소와 나노입자가 선택적으로 패턴 된 필름의 전기화학적 반응 곡선을 보여주고 있으며 산환-환원반응(H2O2에 대하여) 및 산화반응(NO에 대하여) 피크가 증가된 전류와 함께 보다 뚜렷해짐을 관찰할 수 있었다. 이러한 결과들은 새로운 개념의 효소/기능성 나노입자가 선택적으로 패턴된 전기화학 센서가 단순하게 형성된 다층박막필름 전기화학 센서 보다 다중검출 및 초감도 하이브리드 전기화학센서 3차원 플랫폼기술 개발에 쓰일 수 있다는 점을 연구 결과 확인할 수 있었다.
2와 -33±2의 zeta-potential 값을 갖는다. 이러한 결과를 통해 PS-b-P4VP들은 pH 4에서 + 전하를 갖는 반면에 PS-b-PAA들은 pH 4와 6에서 - 전하를 갖는다는 것을 알 수 있었다.
또한 PS-b-PAA의 경우에도 전하밀도가 높은 pH 6의 조건에서는 적층 수를 증가시킴에 따라 쌓이는 양이 매우 적지만 전하밀도가 낮은 pH 4의 조건에서는 선형적으로 일정하게 쌓이는 것을 확인할 수 있었다. 이러한 결과를 통해 블록 공중합체 마이셀과 마이셀의 LbL (layer-by-layer) 자기조립 방법을 이용한 다층초박막이 형성됨을 확인할 수 있었고 박막이 형성되는 과정에서 마이셀은 pH의 영향을 받는 약전해질로써의 거동을 보임을 확인하였다.
이러한 나노기공 박막을 92%의 빛 투과도를 갖는 일반적인 유리 기판위에 코팅한 결과 빛 투과도는 약 99.5%까지 크게 증가됨을 관찰할 수 있었다. 또한, 빛의 투과도는 마이셀 안의 PS 블록 크기 및 용액 pH에 따른 전하밀도의 크기에 따라 조절될 수 있음을 확인하였다(Fig.
특히, 5 bilayer에서 측정된 블록 공중합체 마이셀 크기는 43±2.1 nm 정도이지만 이 크기는 층수가 증가할수록 점점 커지는 것을 관찰하였다.
후속연구
이러한 전기화학센서는 엔자임의 pH에 따른 정전기적 인력의 변화를 통해 다층박막 패터닝이 가능하며 이를 통해 표면적이 더욱 향상된 전기화학적 반응을 유도하였다. 따라서, 다층박막안에 삽입된 물질의 종류에 따라 다양한 응용제품을 용액 공정상에서 만들 수 있는 큰 장점을 가지고 있으므로 제조공정의 단순화와 가격경쟁력을 확보할 수 있을 것으로 판단된다.
25정도의 낮은 굴절률을 형성하게 된다. 이와 같이 비교적 쉬운 방법으로 제조된 나노기공 필름을 바탕으로 디스플레이에 핵심적인 반사방지막 필름을 제조할 수 있을 것으로 판단된다. 더 나아가, 블록공중합체 마이셀 대신 엔자임 효소인 카탈라제와 Pt 나노입자를 전극위에 다층박막으로 코팅할 경우 유해산소인 H2O2를 분해시키는 전기화학센서로도 적용이 가능하다.
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.
참고문헌 (28)
S. L. Clark, M. F. Montague, and P. T. Hammond, Macromolecules 30, 7237 (1997).
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.