초록 ▼

◦ 본 연구는 용매 증발법을 이용하여 고분자로 이루어진 나노구조물을 제조기술을 개발하는 것을 최종 목표로 하였으며, 이를 이용한 응용기술 개발을 포함하고 있다. 특히, 다양한 응용기술 중 대표적으로 <트랜지스터 제조, 바이오 나노소재 기반 전기소자제조, 나노선 제조 및 에너지 획득기술을 구현>하고자 하였다.

◦ 본 연구과제를 통해 획득된 결과로, <용매 증발법의 획기적인 적용>은 고분자 소재의 자기조립 영역을 확장하는 동시에 기존의 고가의 장비를 사용하는 방식을 과감히 탈피하여 매우 경제적인 방법론을 제시함으로써 마이크

◦ 본 연구는 용매 증발법을 이용하여 고분자로 이루어진 나노구조물을 제조기술을 개발하는 것을 최종 목표로 하였으며, 이를 이용한 응용기술 개발을 포함하고 있다. 특히, 다양한 응용기술 중 대표적으로 <트랜지스터 제조, 바이오 나노소재 기반 전기소자제조, 나노선 제조 및 에너지 획득기술을 구현>하고자 하였다.

◦ 본 연구과제를 통해 획득된 결과로, <용매 증발법의 획기적인 적용>은 고분자 소재의 자기조립 영역을 확장하는 동시에 기존의 고가의 장비를 사용하는 방식을 과감히 탈피하여 매우 경제적인 방법론을 제시함으로써 마이크로/나노 계층적 구조를 갖는 고분자 나노선 구현, 매우 균일하게 형성된 필름구조 재현, 용매 증발과 동시에 발생하는 나노구조체의 규칙성 부여 등 요소기술로의 적용성이 용이하다는 연구결과를 제공하고 있다.

◦ 대표적인 고분자 나노소재로 현재 그 연구영역이 확대되고 있는 DNA를 선택하여 집중도 있는 실험을 진행하였다. 1-2 nm의 레벨로 크기가 일정하게 정해진 대표적인 바이오 고분자로 평가받고 있는 DNA는 나노리소 그래피를 대체하기 위한 자기조립 연구분야의 최신의 기술이며, 이를 패턴화된 희생-마스크 (patterned sacrificial-mask)와 자기패턴화가 가능한 템플릿 (patterned self-template)으로 응용함으로써 전자 소자로서의 응용 가능성을 확인하였다.

◦ 위의 결과로 기판과 평행하게 일렬로 정돈된 DNA 나노선(nanowire)을 구현하고, 이를 전사(transfer print)하는 기술을 개발하여 2차원 나노소재를 패턴화 하는데 성공하였다. 대표적인 2차원 나노소재로는 화학증착방식(chemical vapor deposition)을 통해 합성된 단층 그래핀(graphene)을 선택하였으며, 용매 증발법으로 제공된 DNA 나노선은 2차원 그래핀 표면상 매우 균일한 접촉을 갖는 것을 실험적으로 확인하였다. 간단한 플라즈마 식각공정을 이용한 그래핀 패턴화 공정을 수행함으로써 40-200nm 급 나노리본을 제작하는데 성공하여 플렉시블 2채널 소자 및 트랜지스터를 구현하여 그래핀의 응용범위의 제한사항이었던 밴드갭(band gap) 조절능을 소자 측정으로 확인하여 이를 세계적 나노분야의 권위지인(5% 이내 저널) Nano Letters (I.F.=13.779)에 게제(제목: A robust highly aligned DNA nanowire array-enabled lithography for graphene nanoribbon transistors) 함으로써 그 가치를 인정받았다.

◦ 또한, 용매증발에 의한 DNA 바이오 고분자의 다양한 패턴화 방식을 구현함으로써 나노선 뿐 만 아니라 계층적 구조를 갖는 나노필름 구현을 통한 나노스케일의 템플릿 응용을 실험적으로 확인하였다. 적용 분야 확대를 위해 공액고분자 분야의 최신 기술로 평가받고 있는 물에 분산이 가능한 양(+)의 표면 특성을 지닌 poly[9,9-bis(6′-N,N,N -trimethylammoniumhexyl) fluorene dibromide] (PF2)를 음(-)으로 대전된 DNA 표면에 직접 적용하여 매우 균일하게 분산된 용액을 제조하는데 성공하였다. 이렇게 제조된 복합물질을 한정된 구속된 영역을 갖는 형태의 용매 증발법의 고안으로, 천천히 용매를 증발시킴으로써 지금까지 구현된 바 없는 규칙적으로 정렬된 공액고분자/DNA의 전기소자를 만들어 내는 실험을 완성하였다. 일반적인 경우 DNA 바이오 고분자는 부도체의 특성을 지니고 있지만, 이를 템플릿 공정을 통해 전도성 고분자의 배열을 향상시킴으로써 일렬로 정돈된 전기가 흐를 수 있는 나노선 기반 2채널 소자를 구현해 내는데 성공하였다. 이를 마이크로/나노분야의 권인지인 Small (I.F.= 8.32)에 게제(제목: A Nonconventional approach to patterned nanoarrays of DNA strands for template-assisted assembly of polyfluorene nanowires) 함으로써 그 가치를 인정받았으며, 실험 결과의 구체적인 내용이 <내부 표지(inside cover)로 선정>되었다.

(출처 : I. 연구결과 요약문 3p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 목차 ... 2
• Ⅰ. 연구결과 요약문 ... 3
• Ⅱ. 연구내용 및 결과 ... 4
• 1. 연구과제의 개요 ... 4
• 2. 국내외 기술개발 현황 ... 4
• 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 5
• 4. 목표 달성도 및 관련 분야에의 기여도 ... 6
• 5. 연구결과의 활용계획 ... 7
• 6. 연구과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 7
• Ⅲ. 연구성과 ... 8
• 끝페이지 ... 13