초록 ▼

연구의 목적 및 내용
부분불소계 블록, 공액구조 블록, 친수성 블록 등 여러 가지 크기의 이중 블록 공중합체 를 합성하고, 이들의 자기 조립 마이셀 박막을 형성한 다음, 열, 용매 어닐링 등을 사용하여 미세 상분리를 향상하고 잘 정렬된 유기 박막과 유기/무기입자 박막 패턴을 제조하여 광, 전자 소자에의 응용성을 연구함.
연구결과
- ATRP 중합법을 통하여 불소계 단량체인 fluoro octyl methacrylate (FMA)와 성질이 서로 다른 ethylene oxide와의 블록 공중합체를 분자량과 화학구조를 다

연구의 목적 및 내용
부분불소계 블록, 공액구조 블록, 친수성 블록 등 여러 가지 크기의 이중 블록 공중합체 를 합성하고, 이들의 자기 조립 마이셀 박막을 형성한 다음, 열, 용매 어닐링 등을 사용하여 미세 상분리를 향상하고 잘 정렬된 유기 박막과 유기/무기입자 박막 패턴을 제조하여 광, 전자 소자에의 응용성을 연구함.
연구결과
- ATRP 중합법을 통하여 불소계 단량체인 fluoro octyl methacrylate (FMA)와 성질이 서로 다른 ethylene oxide와의 블록 공중합체를 분자량과 화학구조를 다양하게 조절하면서 합성하였음.
- RAFT 중합법을 사용하여 PEO-b-PS와 PAA-b-PS를 합성하고 마이셀 용액을 만든 다음 DVB로 RAFTinterblock crosslinking 반응을 시도하여 새로운 방법으로 마이셀을 고정화하였음
- Poly(3-hexyl thiophene)과 PFOMA의 새로운 AB 이중블록공중합체을 ATRP법으로 합성하였음.
- 새로운 공액구조 고분자인 poly[2-ethynyl- N-(2-thiophenecarbonyl)pyridinium chloride] 을 2-thiophenecarbonyl chloride을 사용하는 2-ethynylpyridine의 활성중합법으로 어떠한 개시제나 촉매를 사용하지 않고 합성할 수 있었음.
- 블록공중합체의 화학적, 물리적 성질을 조사하고, 분자량과 화학 성분에 따라 유기 용매에서 형성되는 마이셀 특성을 평가하였음.
- 마이셀과 용액 캐스팅법으로 새로운 화학구조의 박막을 형성하고 자기 조립을 통한 미세 상 분리 메카니즘을 조사함. 열, 용매, 또는 초임계 이산화탄소 단련을 통하여 미세 상분리의 배열성을 향상하고, 미세 구조 모폴로지를 제어하는 기술을 개발함.
- 블록공중합체의 화학 성분, 분자량, 블록 조성비에 따른 미세 상 분리 특성을 조사하고, annealing 처리조건에 따른 모폴로지 변화를 관찰함.
- 부분불소계 공중합체의 마이셀에 Au, Ag 등 금속입자의 전구체를 같이 넣어 블록 공중합체의 박막 모폴로지 형성과정에서 나노 금속 입자의 배열을 유도함.
- 순수한 $Er^{3+} $ 도핑 $SnO_{2}$ 반도체 나노입자를 졸겔법으로 합성하였으며, 이들의 광학적 전기적 특성을 연구하였음.
연구결과의 활용계획
본 연구를 통하여 새로운 화학구조의 블록 공중합체 미세 상 분리 구조를 형성하고 제어하는 기술을 확보할 수 있고, 이에 따른 박막재료의 새로운 광학적, 전자적 특성을 구현할 수 있음. 적용분야가 아직은 성숙단계가 아니므로 현 시점에서의 연구 결과 활용은 제한적일 것으로 사료되나, 향후 광집적소자 분야와 유기반도체 등 차세대 전자 소자 개발 분야에서 중요하게 활용되어 국제적으로 경쟁력 있는 기술을 확보 할 수 있음.

Abstract ▼

Purpose & contents
Synthesis of diblock copolymers with different block lengths which consist of semifluorinated, π-conjugated, and hydrophilic blocks. Preparation of self-assembled micelle solutions of the block copolymers followed by annealing method (thermal, solvent vapor, supercritical carbo

Purpose & contents
Synthesis of diblock copolymers with different block lengths which consist of semifluorinated, π-conjugated, and hydrophilic blocks. Preparation of self-assembled micelle solutions of the block copolymers followed by annealing method (thermal, solvent vapor, supercritical carbon dioxide) to develop improved organic/inorganic thin film morphologies. Investigation of the phase transition mechanism and the properties of the thin fims.
Result
- Prepared several diblock copolymers of a semifluorinated polymer PFOMA and poly ethylene oxide by ATRP method with controlling the molecular weight and block lengths.
- Prepared PEO-b-PS and PAA-b-PS by RAFT polymerization, and developed new method of interblock crosslinking of the polymer micelles.
- Synthesized new diblock copolymers composed of PFOMA blocks and π-conjugated poly(3-hexyl thiophene) by ATRP with molecular engineering.
- π-Conjugated ionic polymer, poly[2-ethynyl- N-(2-thiophenecarbonyl)pyridinium chloride] was synthesized by the activated polymerization of 2-ethynylpyridine with 2-thiophenecarbonyl chloride without any additional initiator or catalyst.
- The physical properties of the block copolymers and the characteristics of the micelles formed in organic solvents were investigated.
- Thin films with new chemical structure were fabricated by micelle solution casting and the microphase separation mechanism by self-assembling was performed. The ordering of the microphase separation was improved by the thermal, solvent vapor, or super critical carbon dioxide annealing technique.
- The microphase separation of the block copolymer which depended on the chemical composition, molecular weight, block fraction, and annealing method were investigated, and the treatment condition of the solvent vapor was studied in detail.
- Ordered metallic nanoparticles(Au, Ag) in the block copolymer thin films were prepared with a well-controlled manner using the annealing method of the micelle films containing metal precursors..
- Pure and $Er^{3+} $ doped $SnO_{2}$ semiconductor nanoparticles have been synthesized by solgel technique and optical and electron spin resonance studies were performed for the nanomaterials.
Expected Contribution
The technology of the fabrication and controlling of the microphase separation of block copolymers of new chemical structures was achieved and the interesting transition properties of the block copolymer and copolymer/inorganic nanoparticle thin film materials would make a significant contribution to nanoscience. Although the application is limited now due to the immaturity of application areas, the technologies will be applied on wide area of the preparation of integrated optical devices and next generation organic semiconductor devices.

목차 Contents

• 중견연구자지원사업[핵심연구] 최종보고서 ... 1
• 목 차 ... 3
• 연구계획 요약문 ... 4
• 연구결과 요약문 ... 5
• 한글요약문 ... 5
• SUMMARY ... 6
• 연구내용 및 결과 ... 7
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 7
• 2. 국내외 기술개발 현황 ... 7
• 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 9
• 4. 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 32
• 5. 연구결과의 활용계획 ... 32
• 6. 연구과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 32
• 7. 주관연구책임자(공동연구원) 대표적 연구실적 ... 33
• 8. 참고문헌 ... 34
• 9. 연구성과 ... 35
• 10. 기타사항 ... 50
• [별첨1] 대표연구성과 ... 51
• 자체평가 의견서 ... 56