본 연구는 해양 미세조류에서 추출한 물질에 대한 광 발광(Photoluminescence) 측정 및 GC-MS 분석을 통해 유기발광다이오드 소자로 이용 가능한 물질을 탐색하고자 하였다. 국내에서 주로 서식하는 해양 미세조류 14종의 추출물을 분획으로 얻었으며 광 발광 측정 결과, Nitzschia denticula, Navicula cacellata, Nannochloropsis salina 총 3종의 추출물에서 광 발광 반응이 나타났다. 광 발광 반응을 보인 물질의 특성을 알아내기 위해 GC-MS로 분석하였으며, 그 결과 3종의 추출물이 imidazole, purine 및 quinoline기를 가진다는 것을 확인하였고, 이 계열의 물질들이 광 발광에 영향을 주는 것으로 판단된다.
본 연구는 해양 미세조류에서 추출한 물질에 대한 광 발광(Photoluminescence) 측정 및 GC-MS 분석을 통해 유기발광다이오드 소자로 이용 가능한 물질을 탐색하고자 하였다. 국내에서 주로 서식하는 해양 미세조류 14종의 추출물을 분획으로 얻었으며 광 발광 측정 결과, Nitzschia denticula, Navicula cacellata, Nannochloropsis salina 총 3종의 추출물에서 광 발광 반응이 나타났다. 광 발광 반응을 보인 물질의 특성을 알아내기 위해 GC-MS로 분석하였으며, 그 결과 3종의 추출물이 imidazole, purine 및 quinoline기를 가진다는 것을 확인하였고, 이 계열의 물질들이 광 발광에 영향을 주는 것으로 판단된다.
In order to discover materials that can be used for OLED, extractions of marine microalgae was screened for photoluminescence(PL) properties and analyzed using gas chromatography-mass spectrometry(GC-MS). The extractions of Nitzschia denticula, Navicula cancellata and Nannochloropsis salina showed P...
In order to discover materials that can be used for OLED, extractions of marine microalgae was screened for photoluminescence(PL) properties and analyzed using gas chromatography-mass spectrometry(GC-MS). The extractions of Nitzschia denticula, Navicula cancellata and Nannochloropsis salina showed PL spectroscopy among fourteen marine microalgae species. The selected three fractions from three microalgae were analyzed by GC-MS. According to the results, it was found that the identified organic light-emitting materials can be subdivided into three functional groups based on imidazole, purine and quinoline. These chemicals are considered to have a strong relationship with PL spectroscopy for OLED materials.
In order to discover materials that can be used for OLED, extractions of marine microalgae was screened for photoluminescence(PL) properties and analyzed using gas chromatography-mass spectrometry(GC-MS). The extractions of Nitzschia denticula, Navicula cancellata and Nannochloropsis salina showed PL spectroscopy among fourteen marine microalgae species. The selected three fractions from three microalgae were analyzed by GC-MS. According to the results, it was found that the identified organic light-emitting materials can be subdivided into three functional groups based on imidazole, purine and quinoline. These chemicals are considered to have a strong relationship with PL spectroscopy for OLED materials.
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문제 정의
따라서, 본 연구는 국내연안에서 주로 서식하는 해양 미세조류 유래의 유기발광물질을 탐색하기 위해 해양 미세조류를 배양하고 정제 및 분리하여 광 발광 활성이 있는 분획을 GC-MS 통해 분석하였다.
이러한 점에서 본 연구에서는 해양 미세조류를 새로운 분야에 적용하고자, 유기발광소자로서의 적용가능성을 탐색·연구를 진행하였다.
제안 방법
Rtx-5MS (30m×0.25㎜×0.25㎛) 컬럼을 사용하였으며, 250℃까지 승온하여 추출물 1㎕를 주입한 후 50㎖/min에서 100℃ 2분, 200℃ 5분 , 235℃ 10분에서 유지 분석된 피크 spectrum을 얻었다.
미세조류 14종에서 분리한 분획을 석영재질의 큐벳에 담고 자외선(60W, 365㎚)을 조사하여 광 발광 반응을 확인하였다. 이를 분광방사휘도계(CS-1000, minolta, Japan)를 이용하여 발광스펙트럼, 색좌표를 분석하였다.
미세조류 추출물 중 광 발광 반응이 나타난 분획의 물질을 분석하기 위해 Gas Chromatography–mass spectrometry(GC-MS, Headspace, Agilent, Germany)로 분석하였다.
이러한 점에서 본 연구에서는 해양 미세조류를 새로운 분야에 적용하고자, 유기발광소자로서의 적용가능성을 탐색·연구를 진행하였다. 산업화를 위해서는 재료의 확보가 용이해야 한다는 점에서 본 연구에서는 국내연안에서 주로 발견되는 해양 미세조류 14종을 선정하여 추출하였으며, N. salina, N. denticula, N. cancellata 총3종의 분획 추출물에서 광 발광 반응을 확인하였다. N.
미세조류 14종에서 분리한 분획을 석영재질의 큐벳에 담고 자외선(60W, 365㎚)을 조사하여 광 발광 반응을 확인하였다. 이를 분광방사휘도계(CS-1000, minolta, Japan)를 이용하여 발광스펙트럼, 색좌표를 분석하였다.
대상 데이터
국내연안에서 주로 발견되는 미세조류 14종을 선정하여 한국해양미세조류은행(Korea Marine Microalgae Cultrue Center, KMMCC)에서 분양받아 사용하였다(Table 1). 미세조류 배양조건은 광량은 40µmol m-2 s-1, 온도는 25℃로 설정하였고 F/2배지를 사용하여 3일간 배양하였다.
완전 건조된 미세조류 1g을 메탄올 100㎖에 24시간 동안 25℃에서 추출하였다. 추출용매는 톨루엔과 에틸아세테이트로 선정하였고, 용매의 비율은 thin-layer chromatography(TLC)를 이용하여 톨루엔 : 에틸아세테이트 (7:3) 비율로 결정하였다. 고정상으로 실리카겔을 톨루엔 : 에틸아세테이트(7:3) 비율로 컬럼(pyrex glass 24/40, 70g)에 충진 한 후 순차적으로 20㎖씩 용출 분리 하였다.
데이터처리
25㎛) 컬럼을 사용하였으며, 250℃까지 승온하여 추출물 1㎕를 주입한 후 50㎖/min에서 100℃ 2분, 200℃ 5분 , 235℃ 10분에서 유지 분석된 피크 spectrum을 얻었다. 분석된 피크는 National Institute of Standards and Technology(USA)에서 제공하는 library를 통하여 물질 특성 및 분자량을 비교분석하였다.
성능/효과
N. cancellata 유래의 물질은 총5가지가 분석되었으며, 4-Phenyl-3,4-dihydroisoquinoline은 분자량 207, 분자식이 C15H13N인 물질이며, 밀도 1.07g/㎤, 끓는점 326.5℃, 인화점이 143.4℃이다. 두 물질 모두 벤젠고리를 가지는 화합물이다(Table 2).
미세조류 14종 중 Nitzschia denticula, Navicula cancellata, Nannochloropsis salina에서 광 발광 반응이 나타났으며, 이 3종의 추출물 모두 푸른색 계열의 광 발광 반응이 나타났다. N. denticula분획 추출물 중 47번 샘플은 짙은 청색의 광 발광 반응이 나타났으며, 400㎚ 대역에서 가장 높은 값이 측정되었고 400-470㎚에서 발광하는 것을 확인할 수 있었다(Figure 1). N.
광 발광 반응이 나타난 분획 3개를 GC-MS로 분석한 결과, 총 22가지 물질이 나타났다. N.
미세조류 14종 중 Nitzschia denticula, Navicula cancellata, Nannochloropsis salina에서 광 발광 반응이 나타났으며, 이 3종의 추출물 모두 푸른색 계열의 광 발광 반응이 나타났다. N.
(2014)의 연구에서 (E)-9-benzyl-N-(2-methoxyethyl)-8-(4-(trifluoromet hyl)styryl)-9H-purin-6-amine의 광 발광을 분석하였으며, purin기가 포함되어 454㎚에서 강한 peak이므로, N-(3-fluorobenz yl)-7H-purin-6-amine가 광 발광에 영향을 주는 것으로 사료된다. 이 결과들에 따르면, OLED 소자는 광 발광 분석 결과 최소 435㎚, 최대 474㎚에서 peak가 확인되며, 본 연구에서는 400-500㎚에서 peak가 나타났다. 또한 imidazole, purin, quinoline이 포함된 물질은 광 발광에 영향을 주는 것으로 판단된다.
후속연구
본 연구 결과를 통해 해양 미세조류와 같은 살아있는 생물 유래의 물질이 특정 조건에 의해 광 발광하는 원리를 이용하여 OLED 소재 분야와 조명 분야 등에 활용이 가능하며, 생물 소재이므로 재생가능한 친환경 소재가 될 수 있을 것으로 사료된다. 따라서 향후 관련 산업분야의 가능성을 위한 추가 연구가 필요하고, 해양 생물 유래의 OLED소자 개발을 위한 연구의 기초자료로 제공되어 해양의 신 분야 적용을 기대할 수 있을 것으로 판단된다.
또한 imidazole, purin, quinoline이 포함된 물질은 광 발광에 영향을 주는 것으로 판단된다. 본 연구 결과를 통해 해양 미세조류와 같은 살아있는 생물 유래의 물질이 특정 조건에 의해 광 발광하는 원리를 이용하여 OLED 소재 분야와 조명 분야 등에 활용이 가능하며, 생물 소재이므로 재생가능한 친환경 소재가 될 수 있을 것으로 사료된다. 따라서 향후 관련 산업분야의 가능성을 위한 추가 연구가 필요하고, 해양 생물 유래의 OLED소자 개발을 위한 연구의 기초자료로 제공되어 해양의 신 분야 적용을 기대할 수 있을 것으로 판단된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
유기발광다이오드의 장점은 무엇인가?
유기발광다이오드(Organic Light Emitting Diodes, OLED)는 저분자 화합물을 기초로 하고 있으며 차세대 평판 디스플레이로 각광받고 있는데 이는 낮은 전압으로도 구동이 가능하고, 생산비용이 저렴하며, 빠른 응답속도 등의 장점을 가지기 때문이다(Jung et al., 2002).
OLED의 구동 원리는 무엇인가?
, 2002). OLED는 양극과 음극 두 개의 전극 사이에 전압을 인가하여 전류를 통하게 하고, 이의 조절을 통하여 원하는 시간과 밝기를 얻는 방식이다(Kim and Kim, 2002). 크게 정공수송층, 전자수송층 및 발광층으로 구성되며, 정공수송층은 정공의 주입과 이동을 원활하게 해주며, 전자수송층은 전자의 주입과 이동을 원활하게 해주는 역할을 하며 발광층은 전자와 정공의 재결합이 이루어져 실제 빛을 형성하게 한다(Jung et al.
OLED는 어떻게 구성되어 있는가?
OLED는 양극과 음극 두 개의 전극 사이에 전압을 인가하여 전류를 통하게 하고, 이의 조절을 통하여 원하는 시간과 밝기를 얻는 방식이다(Kim and Kim, 2002). 크게 정공수송층, 전자수송층 및 발광층으로 구성되며, 정공수송층은 정공의 주입과 이동을 원활하게 해주며, 전자수송층은 전자의 주입과 이동을 원활하게 해주는 역할을 하며 발광층은 전자와 정공의 재결합이 이루어져 실제 빛을 형성하게 한다(Jung et al., 2002).
참고문헌 (19)
Burroughes, J.H., D.D.C. Bradley, A.R. Brown, R.N. Marks, K. Mackay, R.H. Friend, P.L. Burns and A.B. Holmes(1990)Light-emitting diodes based on conjugated polymers. Nature. 347(6293): 539-541.
Choi, K.S., C.J. Ryu, D.J. Park, S.C. Oh and H. Kwak(2015) Lipid extraction Nannnochloropsis sp. microalgae for biodiesel production using supercritical carbon dioxide. Korean Chem. Eng. Res. 53(2): 205-210.
Hamada, Y., H. Kanno, T. Tsufioka, H. Takahashi and T. Usuki(1999) Red organic light-emitting diodes using an emitting assist dopant. Appl. Phys. Lett. 75(12): 1682-1684.
Jung, J.H. and D.G. Moon(2013) Emission characteristics of polymer blue organic light emitting devies on the plastic substrates. J. KIEEME. 26(9): 682-685.
Jung, S., N.G. Park, M.Y. Kwak, B.O. Kim, K.H. Choi, Y.J. Cho, Y.K. Kim and Y.S. Kim(2002) Surface treatment effects of indium- tin oxide in organic light-emitting diodes. Opt. Mater. 21(1): 235-241.
Kim, J.H. and S.Y. Kim(2007) Functional verification method of OLED driver IC using PLI. The Magazine of the IEEK. 44(6): 83-88.(in Korean with English abstract)
Li, C. , G. Zhang, H.H. Shih, X. Jiang, P. Sun. Y. Pan and C.H. Cheng(2009) High-effcient phosphorescent iridium(III) complexes with benzimidazole ligand for organic light-emitting diodes: synthesis, electrochemistry and electroluminescent properties. J. Organomet. Chem. 694: 2415-2420.
Liang, F., J. Chen, Y. Cheng, L. Wang, D. Ma X. Jing and F. Wang(2003) Synthesis, characterization, photoluminescent and electroluminescent properties of new conjugated 2,2'- (arylenedivinylene)bis-8-su bstituted quinolines. J. Mater. Chem. 13(6): 1392-1399.
Lin, K.K., S.J. Chua and S.F. Lim(2001) Influence of electrical stress voltage on cathode degradation of organic light-emitting devices. J. Appl. Phys. 90(2): 976-979.
Oh, H.M., A.R. Choi and T.I. Mheen(2003) High-value materials from microalgae. Kor J. Microbiol. Biotechnol. 31(2):95-102. (in Korean with English abstract)
Shin, E.M.(2011) Technology of electrical barrier material. Elastomers Compos. 46(1):22-28.(in Korean with English abstract)
Shin, H.J., J.H. Park, W.K. Jung, H. Cho and S.W. Kim(2011) Development of biorefinery process using microalgae. J. KSPE. 22(10): 7-16.
Tajima, H., K. Shimatani, T. Komino, M. Matsuda, S. Ikeda, Y. Ando and H. Akiyama(2006) A voltage-induced transition of hemin in BIODE(biomolecular light-emitting diode). Bull. Chem. Soc. Jpn. 79(4): 549-554.
Vabre, R., M. Legraverend and S. Piguel(2014) Synthesis and evaluation of spectroscopic properties of newly synthesized push-pull 6-amino-8-styryl purines. DYES PIGMENTS. 105: 145-151.
van Mensfoort, S.L.M., V. Shabro, R.J. de Vries, R.A.J. Janssen and R. Coehoorm(2010) Hole transport in the organic small molecule material ${\alpha}$ -NPD: evidence for the presence of correlated disorder. J. Appl. Phys. 107(11): 113710.
Yun, Y.M., K.W. Jung, D.H. Kim, Y.K. Oh and H.S. Shin(2012) Optimization of bio- $H_{2}$ production from acid pretreated microalgal biomass. J. KORRA. 20(1):78-86.(in Korean with English abstract)
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