□ 연구의 목적 및 내용 본 과제에서는 DNA-고분자 블록공중합체를 이용하여 두 가지 이상의 다른 DNA, 또는 상보적 결합이 가능한 패치 입자를 구현하고 이를 이용한 프로그램화된 자기 조립 구조를 구현하고자 한다. 또한, 얻어...
□ 연구의 목적 및 내용 본 과제에서는 DNA-고분자 블록공중합체를 이용하여 두 가지 이상의 다른 DNA, 또는 상보적 결합이 가능한 패치 입자를 구현하고 이를 이용한 프로그램화된 자기 조립 구조를 구현하고자 한다. 또한, 얻어진 구조를 선택적으로 금속 또는 반도체 물질로 코팅하고 나노 소자 또는 플라즈몬 소자로서 가능성을 살펴보고자 한다.
□ 연구결과 ● DNA-고분자 블록공중합체를 합성 방법을 확립하고, 다양한 DNA-고분자를 준비하여 이들로부터 균일한 미셀의 형성 가능성을 확인하였다. ● 합성된 DNA-고분자를 이용하여 상보적 결합이 가능한 DNA로 표면이 안정화된 DNA 패치 입자를 다양한 방법으로 합성하고자 하였다. DNA와 쉽게 결합이 가능한 작용기를 가진 블록공중합체 고분자를 팽윤시킨 고분자 입자 표면에 물리적으로 결합시키는 방법으로 DNA를 표면에 가진 입자를 만들었다. ● 미셀 구조로 만든 블록공중합체의 말단 작용기에 원하는 DNA를 결합하고 미셀의 중심부는 고분자 단량체를 중합하여 100nm 가량의, DNA를 표면에 갖는 나노 입자를 합성하고 분석하였다. ● 위와 같은 방법들을 응용하여 구형 입자 표면에 DNA가 코팅되어있는 DNA 패치 입자뿐만 아니라, DNA를 표면에 가지고 있는 고분자 클러스터 입자도 합성 하고자 하였다. ● 이와 같은 방법들로 합성한 다양한 DNA 패치 입자를 이용하여 2차원 또는 3차원 자기조립 구조를 구현하고자 하였다. 고분자 미셀 구조로 만든 입자를 이용하여 DNA간의 결합과 분리, 또한 이러한 입자들과 서로 다른 크기를 가진 입자들 사이의 결합을 이용하여 클러스터 구조체를 구현하였다. ● DNA가 표면에 안정적으로 코팅된 고분자(폴리스티렌) 입자를 합성하였고, 이를 이용하여 고분자 입자들로 구성된 클러스터를 확보, 입자 표면의 DNA들 간의 결합과 분리에 따른 자기 조립 구조에 대한 연구를 진행하였다.
□ 연구결과의 활용계획 본 연구는 구조 소재의 제조 공정으로서의 자기 조립방법의 적용 및 원리 탐구에 관한 연구로서, 기초 연구의 특성을 가지고 있다. 따라서, 본 연구를 통해 그동안 계산을 통해서만 생각해 왔던 다양한 2차원 3차원 나노구조체의 구현과 이를 통한 다양한 광학적, 전기적 특성에 관한 연구를 시작하는데 매우 중요한 연구로서, 학문적 파급효과가 매우 클 것으로 기대하고 있다. 특히, 이미 나노 구조를 적용하여 효율향상에 효과를 확인한 이차전지, 태양전지 등에 가장 빠르게 적용할 수 있을 것으로 기대하고 있다. (출처 : 한글요약문 4p)
Abstract ▼
□ Purpose & contents In this project we propose to fabricate self-assembled into 2D or 3D colloidal structure in programmatic m...
□ Purpose & contents In this project we propose to fabricate self-assembled into 2D or 3D colloidal structure in programmatic manners using two or more different DNA-functionalized block-copolymer, or to modify the surface of a particle with the polymer. Furthermore with the obtained colloidal structure, we are to selectively coat with metal/semi-conductor material to observe whether it could have potential to be applied in the nano-device (nanoelectronic) application or surface plasmonic device.
□ Result ● Established the synthesis of DNA functionalized block-copolymers, and thus confirmed formation of highly stable micelle structure. ● It was to prepare the patch particle baring the complementary strands of DNA sequence functionalized block-copolymer on the surface using various methods. First by utilizing the end-functional group in the block-copolymer that can be easily conjugated to DNA, then physically attaching the swollen polymeric particle on the surface to finally synthesize DNA-functionalized patchy particle. ● In other approach; first the micelle structure of DNA baring block-copolymer is prepared, then a monomer and a cross-linkers was added to the core. The DNA baring on the surface of micellar nanoparticle in average diameter of 100nm was synthesized and analyzed. ● With the similar methods pre-mentioned above, not only DNA coated spherical particle is to be prepared, it is also selectively to derivatize DNA-functionalized block-copolymer partially, thus it is half coated particle or cluster. ● In the end the patchy particles prepared in various methods is to be implemented to 2D or 3D structures by co-self-assembly. In addition the cluster structure was further prepared by utilizing the complementary DNA sequence functionalized block-copolymer strands, along with the different sizes of the particle diameters. ● Successfully synthesized Polystyrene particle coated with stable DNA-functionalized on the surface. By the means of complementary DNA-sequence strands, the conjugation-separation effect following self-assembly research has been conducted.
□ Expected Contribution The key feature in this project is based on the self-assembly of various kinds of colloidal or patchy particles that has been studied in a wide range over the years. It is our goal to further extend the knowledge of currently available self-assembly of simple particles to more complex and interesting 2D or 3D nano-cluster. It is thought to have a lot of potential in the wide range of application and academic area in the field of smart electronic device to biomaterials, and much more. The characteristics of such a clustered new structure would sure to have an interesting optical properties and electrical property, that it may have a possible application in solar cell panel and battery application. (출처 : SUMMARY 5p)
