초록 ▼

최종 생성물인 탄소나노튜브 나노복합체는 탄소나노튜브의 표면에 3차원의 하이퍼브랜치드 고분자가 grafting된 구조를 가진 물질이다. 하이퍼브랜치드 고분자는 광기능성이 및 광전환 효율이 선형고분자에 비해 월등히 높은 것으로 알려져 있어 3차원 고밀도 광정보저장용 소재, 광제한(Optical Limiting) 소재, 이광자(Two-Photon) 흡수 소재, 센서보호(Sensor Protection) 소자용 소재로서의 활용 가능성이 기대되는 물질이다. 하이퍼브랜치드 고분자는 선형 고분자와는 달리 3차원의 구형 구조를 가지고 있으면서,

최종 생성물인 탄소나노튜브 나노복합체는 탄소나노튜브의 표면에 3차원의 하이퍼브랜치드 고분자가 grafting된 구조를 가진 물질이다. 하이퍼브랜치드 고분자는 광기능성이 및 광전환 효율이 선형고분자에 비해 월등히 높은 것으로 알려져 있어 3차원 고밀도 광정보저장용 소재, 광제한(Optical Limiting) 소재, 이광자(Two-Photon) 흡수 소재, 센서보호(Sensor Protection) 소자용 소재로서의 활용 가능성이 기대되는 물질이다. 하이퍼브랜치드 고분자는 선형 고분자와는 달리 3차원의 구형 구조를 가지고 있으면서, 많은 표면 기능기를 가지고 있다. 따라서 많은 표면 기능기를 생물학적 수용체로 치환하면 바이오센서로써 사용이 가능하고, 표면에 존재하는 많은 기능기를 다른 여러 가지 수용체로 치환하면 다양한 센서로써의 사용이 가능 할 것으로 기대된다. 또한, 여러 가지 수용체로 치환하면 한꺼번에 여러 가지를 감지할 수 할 수 있는 다기능성 센서의 제작도 가능할 것으로 보인다.
본 연구실에서 개발하고 미국특허 출원 및 수준 높은 논문 발표를 통해 학계에서 주목을 받고 있는 화학적인 탄소나노튜브 개질방법은 강산이 아닌 약산인 고분자 인산(PPA)과 오산화인(P₂O₅) 매질을 사용한 탄소나노튜브에 손상을 주지 않고 원하는 기능기를 다양하게 도입 할 수 있는 방법을 이용하여 여러가지 관능기(-OH, -NH₂, -Cl, 등)를 탄소나노튜브 표면 및 그래핀 가장자리에 grafting 시켰다. 따라서 이 개질된 탄소나노튜브는 탄소나노튜브의 응용을 무한대로 확장할 수 있는 모체가 된다. 또한 개질된 탄소나노튜브를 모노머와 직접 반응시키면, 탄소나노튜브/기능성 고분자 복합체를 얻었다. 하이퍼브랜치드 고분자는 선형 고분자와는 달리 3차원의 구형 구조를 가지고 있으면서, 많은 표면 기능기를 가지고 있다.
따라서 많은 표면 기능기를 생물학적 수용체로 치환하면 바이오센서로써 사용이 가능하고, 표면에 존재하는 많은 기능기를 다른 여러 가지 수용체로 치환하면 다양한 센서로써의 사용이 가능 할 것으로 기대된다.
본 연구에서의 최종 생성물인 탄소나노튜브 나노복합체는 탄소나노튜브의 표면에 3차원의 하이퍼브랜치드 고분자가 grafting된 구조를 가진 물질이다. 이 주제를 가지고 수행된 실험의 대표적인 결과로“Water-dispersible, sulfonated hyperbranched poly(ether-ketone) grafted multi-walled carbon nanotubes as oxygen reduction catalysts" 라는 제목으로 현재 ACS Nano(IF: 9.865)에 Accepted 되었다. 이 논문을 통해서 탄소나노큐브 및 그래핀 등 탄소소재와 하이퍼브랜치드 고분자의 합성은 3차원 고밀도 광정보저장용 소재, 광제한(Optical Limiting) 소재, 이광자(Two-Photon) 흡수 소재, 센서보호(Sensor Protection) 소자용 소재로서의 활용 가능성을 높였다. 또한, 여러 가지 수용체로 치환하면 한꺼번에 여러 가지를 감지할 수 할 수 있는 다기능성 센서의 제작도 가능할 것으로 사료된다. 더불어, 나노 크기의 탄소나노튜브의 높은 전기 촉매효과와 빠른 전자 이동률을 가지므로 센서의 소형화와 신속화를 동시에 만족시킬 수 있는 물질이 될 것으로 보인다.

목차 Contents

• 일반연구자지원사업 최종(결과)보고서 ... 1
• 목차 ... 3
• I. 연구결과 요약문 ... 4
• II. 연구내용 및 결과 ... 5
• 1. 연구과제의 개요 ... 5
• 2. 국내외 기술개발 현황 ... 5
• 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 7
• 4. 목표 달성도 및 관련 분야에의 기여도 ... 8
• 5. 연구결과의 활용계획 ... 8
• 6. 연구과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 8
• III. 연구성과 ... 10