초록 ▼

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1. 분석자 서문
나노과학은 1-100 nm 크기의 시스템 및 물체를 다루는 분야로서 이 크기에서는 양자 현상에 기초한 물리적 거동, 혹은 subdomain 현상이 나타난다. 이러한 나노과학 발전의 밑바탕에는 일정한 크기, 새로운 구조체 및 조성 개발에 중요한 역할을 한 화학이 있었다. 생물학은 나노과학에 영감을 불어넣은 원천으로서 세포 자체는 하나의 복잡한 나노기계로 인지될 수 있다. 즉, 다양한 생물 시스템은 인공 나노시스템의 구축을 위한 새로운 전략을 제공한다. 이와

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1. 분석자 서문
나노과학은 1-100 nm 크기의 시스템 및 물체를 다루는 분야로서 이 크기에서는 양자 현상에 기초한 물리적 거동, 혹은 subdomain 현상이 나타난다. 이러한 나노과학 발전의 밑바탕에는 일정한 크기, 새로운 구조체 및 조성 개발에 중요한 역할을 한 화학이 있었다. 생물학은 나노과학에 영감을 불어넣은 원천으로서 세포 자체는 하나의 복잡한 나노기계로 인지될 수 있다. 즉, 다양한 생물 시스템은 인공 나노시스템의 구축을 위한 새로운 전략을 제공한다. 이와 더불어 주사탐침 및 전자현미경은 나노과학의 발전에 커다란 영향을 미쳐왔다. 원자 해상도로 물질을 조작하고 형상화하는 능력은 마치 공상과학에서 본 듯한 미래상을 제시함으로써 대중의 관심을 모으게 되었다.
나노 구조의 가장 큰 특징은 크기가 감소함에 따라 부피가 표면적보다 빠르게 감소한다는 것이다. 극단적인 경우에 모든 원자가 표면에 위치할 수도 있다. 거대 물체의 구조나 화학 조성이 물리적 성질을 지배하는 반면 나노 구조는 표면 및 계면 환경의 영향을 더 크게 받게 된다.
유기 흡착물은 매질 표면과 환경간의 계면 자유에너지를 낮추어주기 때문에 쉽게 흡착되어 계면의 성질을 바꾸고 나노 구조의 안정성에 영향을 끼친다. 이런 흡착물은 응집에 대한 정전기적 장벽으로 작용하고 표면 원자의 반응성을 낮추게 되지만 화학적 기능성과 물리적 재현성이 떨어지게 된다.
자기조립 단분자막(Self-assembled monolayers, SAMs)은 금속, 금속 산화물, 반도체의 계면 성질을 조절할 수 있는 간편하고, 유동적이며, 간단한 시스템이다. SAMs은 용액 혹은 기체 상으로부터 분자 구성체의 흡착에 의해 형성된 유기 조립체로서, 흡착물은 결정 구조로 자발적으로 정렬되고, 화학적 기능을 갖는 headgroup은 매질에 대한 특별한 친화도를 지닌다. 그 중 대표적인 thiols은 노출된 계면에 유용하고 변경 가능한 화학적 기능성을 갖는 정의된 유기 표면을 생성한다.
SAMs는 자체가 나노 구조이다. SAMs의 두께는 1-3 nm로, 유기 박막 물질의 가장 기초적인 형태이다. SAMs의 분자 성분은 표면에 수직한 SAMs의 원자 조성을 결정한다. 다양한 도구를 이용하여 10-100 nm 수준에 이르는 SAMs 패턴이 제조될 수 있고, 둘 이상의 분자로 구성된 SAMs의 상 분리 영역은 100 nm2의 차원을 갖는다.
제조가 용이하고 크기에 제약을 받지 않으며, 금속 구조의 전자 및 광학 성질을 표현할 수 있고 분자 구조가 거대 계면 현상과 연관되어 있기 때문에, SAMs은 나노과학 연구에 적합하다.
본 분석물은 i) alkanethiols 흡착에 의해 형성된 SAMs의 구조 및 메커니즘, ii) 나노구조, 나노입자, 생물 나노구조, 패턴 형성 같은 응용, iii) 이해되지 않거나 미조절된 분야, iv) 향후 발전을 위한 도전 과제 등을 다루고 있으며, 화학, 물리, 생물, 표면, 계면 등 다양한 연구 분야의 초석이 될 것이다.

2. 목차
1. 분석자 서문
2. SAMs의 제조
2.1. 매질의 형태
2.2. 유기황 전구체를 이용한 SAMs의 제조
3. SAMs의 특성 평가: 구조, 조립 및 결함
3.1. 금속-SAM 계면의 성질
3.2. 유기 층의 정렬
3.3. 조립 메커니즘
3.4. SAMs의 결함
4. 표면에서 SAMs의 제거
5. SAMs의 조성 및 구조 변경
5.1. SAMs 작용기의 변형 이유
5.2. 공유결합을 이용한 변형
5.3. 비공유 변형
6. 나노입자에서 SAMs
6.1. 나노입자의 생성
6.2. 리간드를 이용한 나노입자의 기능화
6.3. 굴곡진 표면의 SAMs 구조
6.4. 나노입자의 격자 형성
7. SAMs의 패터닝
7.1. 미소접촉 프린팅
7.2. 광식각 혹은 입자 빔 식각
7.3. 기타
8. 금속 박막에 SAMs의 응용
8.1. 에칭 방지제
8.2. 전자전달의 장벽
8.3. 결정화 매질
8.4. 바이오 응용
9. 나노구조에서 SAMs의 응용
9.1. 전착된 금속 막대
9.2. 금 나노구멍
9.3. 금속 나노구조의 배열
9.4. 금속 껍질
9.5. 양자화된 이중 층 하전
9.6. 나노입자의 기능성 표면
10. SAMs의 도전과제와 가능성
11. 결론

3. 원문정보
J. Christopher Love,Lara A. Estroff,Jennah K. Kriebel,Ralph G. Nuzzo,and George M. Whitesides, Self-Assembled Monolayers of Thiolates on Metals as a Form of Nanotechnology, chemical review, 2005년 4월 13일.

※ 이 자료의 분석은 한국과학기술원의 이주한님께서 수고해 주셨습니다.