초록 ▼

□ 연구의 목적 및 내용
다양한 계면에서의 화학반응은 용액 상에서와 다른 특이한 화학반응성을 가진다. 고체와 액체사이에 형성된 계면에서의 화학 반응의 관찰은 다양한 고체상 촉매를 이용한 화학 반응을 분자 수준에서 이해하여 새로운 촉매 및 반응 조건을 계획하는데 필수적인 요소이다. 또한 생체 세포막에서의 화학 반응에 관한 실시간 관찰은 생명 현상에 기여하는 화학반응들에 대한 이해를 증진시키는데 도움을 준다. 이러한 계면에서의 다양한 화학 반응을 분자 수준에서 연구하고 이해하고자 적외선 시분해 분광학과 시분해 표면 플라스몬 분광학

□ 연구의 목적 및 내용
다양한 계면에서의 화학반응은 용액 상에서와 다른 특이한 화학반응성을 가진다. 고체와 액체사이에 형성된 계면에서의 화학 반응의 관찰은 다양한 고체상 촉매를 이용한 화학 반응을 분자 수준에서 이해하여 새로운 촉매 및 반응 조건을 계획하는데 필수적인 요소이다. 또한 생체 세포막에서의 화학 반응에 관한 실시간 관찰은 생명 현상에 기여하는 화학반응들에 대한 이해를 증진시키는데 도움을 준다. 이러한 계면에서의 다양한 화학 반응을 분자 수준에서 연구하고 이해하고자 적외선 시분해 분광학과 시분해 표면 플라스몬 분광학을 개발 및 적용하였다. 분광학 연구를 통하여 용액이 존재하는 공간의 크기 변화에 의해서 용매자체의 물리화학적 성질이 변화하는 것을 직접 관찰하였고 세포내의 pH 변화를 측정할 수 있는 분광학 방법을 개발 하였다. 또한 고체와 유기 분자의 계면에서 유기분자의 구조변화와 더불어 고체 물질의 전자 구조에도 변화가 있음을 관찰하였다.

□ 연구결과
￮ 금속 표면 흡착 층에 비등방성 구조를 이용함으로서 표면 플라스몬 분광법의 공명 봉우리를 자유롭게 변경하여 표면 플라스몬 분광법의 검출한도를 증가시킴.
￮ 유기태양전지용 고분자 물질의 장기안정성을 개선하고자 전극 표면에서 흡착된 유기태양전지용 고분자 물질의 광산화 과정을 관찰하여 반응 경로를 알아냄.
￮ 금속 표면에 형성된 압전 폴리머의 폴리머 배향을 편광 표면 적외선 분광학 연구를 통하여 밝혀내고 압전성 변화를 분자 수준에서의 폴리머 배향과의 상관관계로 밝혀냄.
￮ 가시광 스펙트럼과 X-선 산란 방법을 이용하여 결정성이 약한 고분자 나노 입자내의 직접구조를 범밀도 함수 이론 계산의 도움을 이용하여 밝혀냄.
￮ 나노미터 공간에 갇혀있는 물의 동력학 및 수소결합의 변화를 시분해 적외선 분광학을 이용하여 측정하고 공간의 크기가 작아질수록 수소결합의 수가 적어지는 것을 분광학적으로 입증함.
￮ 분자 탐침으로 기존에 자주 사용되던 nitrile이나 azido 그룹 대신 Isonitrile 그룹이 생체 분자 표면의 수화 구조 연구를 위한 탐침으로 유용함을 새롭게 제안함.
￮ 전극 재료물질로 각광받는 그래핀의 표면 도핑 처리로 인한 그래핀의 일함수 변화를 예측할 수 있는 범밀도 함수 이론의 계산 방법을 구축함.
￮ 생체물질 계면에서의 pH 변화를 적외선 분광법을 이용하여 측정함.

□ 연구결과의 활용계획
￮ 플라스몬 공명 분광법에서 공명 진동수를 변경할 수 있는 효율적인 방법을 제공하여 플라스몬 공명 방법을 이용한 물질 검출에서 감도 증가의 방법으로 이용될 것임.
￮ 주변 환경 변화에 민감한 Isonitirle을 분자 탐침으로 이용하여 다양한 세포막 혹은 생체 표면에서의 분자 구조 및 동역학 변화 연구에 이용함.
￮ 구축된 범일도 계산 방법은 향후 그래핀 표면과 유기 물질 사이의 상호 작용에 관한 분자 수준에서의 해석을 요하는 연구에 널리 적용될 수 있음.
￮ 적외선 분광학을 이용한 pH의 정량적 측정은 비파괴적인 방법으로 생체 내에서의 pH 변화가 미치는 영향에 대한 연구에서 다양하게 사용될 것임.

( 출처 : 요약문 5p )

Abstract ▼

□ Purpose&contents
Chemical reactions on surface or interface has characteristic features different from the reaction happening inside bulk solution. The molecular level investigation on interface chemical reaction is crucial to the development of heterogenous catalysts and the understanding of b

□ Purpose&contents
Chemical reactions on surface or interface has characteristic features different from the reaction happening inside bulk solution. The molecular level investigation on interface chemical reaction is crucial to the development of heterogenous catalysts and the understanding of biological phenomena in terms of molecular science.
Time-resolved infrared spectroscopy and surface plasmon resonance spectroscopy were applied to study the chemical reaction on interfaces. With these spectroscopic tools, we found that there is nano-confinement effect on the properties of water and these effect is size dependent. Due to the confinement effect, pH of the solution is changed purely from the change of size. Also the electronic structure change of graphene is induced by the interaction with organic doping molecules.

□ Result
￮ Increasing the detection limit of surface plasmon spectroscopy through the use of anisotropic adsorption layers, which induce the shift of absorption resonance frequency by simply changing the direction of anisotropic adsorption layer.
￮ Studying the photo-degradation pathways of polymers with the exposure dependent infrared spectrum and density functional theory (DFT) calculations in order to improve the long-term stability of OPV solar cells.
￮ Proving the relationship between polymer alignment and piezo electric properties from the polymer nano-dot formed on metal surface with ATR-FTIR spectroscopy.
￮ Finding the molecular stacking structure of amorphous polymer nano-particle combining UV-Vis spectrum, X-ray scattering, and DFT calculations.
￮ Spectroscopically proving the nano-confinement effect to the hydrogen bonding structure change of water inside the reverse micelles.
￮ Developing molecular prove with isonitrile group and introducing simple amide molecules, which shows very sensitive spectral change to the level of hydration.
￮ Making the theoretical calculation method with solid state DFT theory to study the interaction between the graphene surface and organic doping molecules.
￮ In-situ measuring of the change of pH inside the reverse micelles which mimics the biological membranes.

□ Expected Contribution
￮ Enhancing the area of surface plasmon spectroscopy application with the increased detection limit and frequency tuning ability.
￮ Utilizing isonitrile molecular probe to investigate the role of first hydration shell dynamics around the proteins with time-resolved infrared spectroscopy.
￮ The established solid-state DFT calculation methods can be applied to the filed which want to improve the properties of graphene with organic doping methods.
￮ In-situ spectroscopic measurement of pH can help the monitoring of pH change of the cell of living organism.

( 출처 : SUMMARY 6p )

목차 Contents

• 표지 ... 1목차 ... 3연구계획 요약문 ... 4연구결과 요약문 ... 5 SUMMARY ... 6연구내용 및 결과 ... 7 1. 연구개발과제의 개요 ... 7 2. 국내외 기술개발 현황 ... 9 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 12 4. 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 23 5. 연구결과의 활용계획 ... 27 6. 연구과정에서 수집한 해외 과학기술정보 ... 30 7. 참고문헌 ... 32 8. 연구성과 ... 33 9. 국가과학기술지식정보서비스에 등록한 연구시설‧장비 현황 ... 37 10. 연구개발과제 수행에 따른 연구실 등의 안전조치 이행실적 ... 38 11. 기타사항 ... 41끝페이지 ... 41