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[국내논문] 플로우리소그래피를 이용한 지능형 마이크로입자의 대량생산 및 응용
Smart Microparticle Fabrication Using Flow Lithography 원문보기

고분자 과학과 기술 = Polymer science and technology, v.26 no.2, 2015년, pp.155 - 162  

오종원 (School of Energy and Chemical Engineering, UNIST) ,  전인규 (School of Energy and Chemical Engineering, UNIST) ,  안성현 (School of Energy and Chemical Engineering, UNIST) ,  김다정 (School of Energy and Chemical Engineering, UNIST) ,  이지석 (School of Energy and Chemical Engineering, UNIST)

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AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 총설은 미세유체를 이용한 미세입자의 조립과 합성 및 응용에 대한 리뷰이다. 다양한 물리 화학적 성질을 지니는 미세입자들의 제조 및 산업화가 중요해짐에 따라서 유동리소그래피를 이용한 미세입자들의 다양한 합성 방법에 대하여 기술하였다.1,2,3 또한 바이오 및 위조방지 등 여러 기술 분야의 응용 가능성에 대한 포괄적인 설명을 제시하고 있다.
  • 본 총설에서는 광경화 수지를 기반으로 한 미세 유동유체와 광리소그래피를 융합하여 미세입자를 설계하고 제조하는 기술에 대하여 소개하였다. 유동 리소그래피를 이용하여 제조된 미세입자들은 지금까지 개발되어 온 제조 방법과 비교하여 매우 혁신적인 제조 기술이며 새로운 기본연구를 제시한다는 점에서 매우 뛰어난 결과물이라고 사료된다.
  • 본 총설은 미세유체를 이용한 미세입자의 조립과 합성 및 응용에 대한 리뷰이다. 다양한 물리 화학적 성질을 지니는 미세입자들의 제조 및 산업화가 중요해짐에 따라서 유동리소그래피를 이용한 미세입자들의 다양한 합성 방법에 대하여 기술하였다.
  • 이를 위해 미세유동장치 내부에서 유동유체의 흐름을 제어하고 마스크를 통한 빛의 모양 및 조사량을 조절하였다. 본론에서는 유동리소그래피를 이용하여 미세입자를 제조하는 방법 중 continuous flow lithography(CFL)와 stop flow lithography(SFL)의 방법에 대하여 소개하고 이 방법을 적용한 다양한 미세입자 제조 방법에 대하여 설명하고자 한다.
  • 그림에서 볼 수 있듯이 비극성 물질인 헥산에 분산되어있는 소수성 UCN입자를 광경화성 수지에 안정적으로 분산시켰으며 제조된 미세입자 또한 매우 균일한 형광을 발현하였다. 이 연구를 통해 수용성 물질에 제한 되어 있던 광경화 수지의 적용 범위를 넓히게 되었으며, 기능성 입자 및 물질을 안정화시키기 위한 복잡한 화학적 반응이 필요하지 않는 새로운 미세입자 제조 방법을 제시하였다.
  • 6 투명마스크를 이용한 접촉리소그래피, 현미경과 리소그래피를 융합한 유동리소그래피, 또는 몰드 복제기법을 기반으로 한 레플리카몰드 방법들이 잘 알려져 왔다. 이러한 각각의 제조 방법들은 고유한 장점을 가지고 있으며 본 서에서는 미세유체를 이용한 유동리소그래피 방법에 대해서 소개하고자 한다. 기존의 polydimethylsiloxane(PDMS) 기반으로 한 미세유체역학장치를 이용한 미세입자 제조 방법은 T-junction7 또는 flow-focusing8 방법을 주로 이용하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
유동리소그래피란 무엇인가? 유동리소그래피란 현미경 기반의 프로젝션 포토리소그래피(microscope projection photolithography)와 미세유동 장치(lab on a chip)의 장점을 결합하여 연속적으로 원하는 모양과 크기 및 동일한 물리화학적 성질을 지니는 마이크로구조체를 빠른 시간에 대량생산하는 방법을 말한다.
올리고머(oligomer) 형태의 윤활층은 어떤 역할을 하는가? 투과된 산소가 광개시제로부터 인해 생성된 라디칼(radical)을 소모하게 되어 고분자의 중합이 멈추는 반응이 발생하여 PDMS 벽면에 중합이 덜 된 올리고머(oligomer) 형태의 윤활층이 형성된다. 형성된 2-4 μm 두께의 윤활층은 미세입자들이 채널에 달라붙지 않고 흐를 수 있도록 한다. 합성된 미세입자들의 크기는 투명마스크의 패턴의 크기에 의해 결정되고 입자의 두께는 사용된 채널의 높이와 윤활층의 두께에 따라 결정이 된다.
광중합된 미세입자들이 채널 내부에 흡착되지 않고 흘러가게 되는 이유는 무엇인가? 광중합된 미세입자들이 채널 내부에 흡착되지 않고 흘러가게 되는 이유는 PDMS의 우수한 산소 투과성 때문이다. 투과된 산소가 광개시제로부터 인해 생성된 라디칼(radical)을 소모하게 되어 고분자의 중합이 멈추는 반응이 발생하여 PDMS 벽면에 중합이 덜 된 올리고머(oligomer) 형태의 윤활층이 형성된다.
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