보고서 정보
주관연구기관 |
숙명여자대학교 |
연구책임자 |
박정수
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보고서유형 | 최종보고서 |
발행국가 | 대한민국 |
언어 |
한국어
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발행년월 | 2016-06 |
과제시작연도 |
2015 |
주관부처 |
과학기술정보통신부 Ministry of Science and ICT |
과제관리전문기관 |
한국연구재단 National Research Foundation of Korea |
등록번호 |
TRKO201800007016 |
과제고유번호 |
1711023932 |
사업명 |
신진연구자지원 |
DB 구축일자 |
2018-05-19
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키워드 |
초분자 폴리머.전기적 활성.광학 활성.분자인지.키모센서.스마트 센서.비공유결합 상호작용.초분자.전자재료.Suparmolecular polymers.electro-active.photo-responsive.complementary interaction.smart sensors.conducting materials.responsive materials.molecular recognition.energy materials.
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DOI |
https://doi.org/10.23000/TRKO201800007016 |
초록
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연구의 목적 및 내용
본 연구과제는 유용한 전기적/분광학적/분자인지 성질을 지닌 기능성 초분자물질들을 프로그램화된 동성- 그리고 이성-상보적 비공유결합작용의 자기조립조합 전략을 이용하여 여러 종류의 기능성 초분체로 구성되는 초분자 폴리머를 합성하고 다양한 기능성 유기재료로서의 응용성을 연구한다. 단계별로 1) 새로운 전기 그리고 광학적 활성을 띤 다양한 전기전자적 구조를 가진 tetrathiafulvalenes (TTFs) 유도체들의 합성 및 물성 연구, 2) 합성된 TTF 유도체를 이용한 분자 인지성 초분자 유도체의 합성,
연구의 목적 및 내용
본 연구과제는 유용한 전기적/분광학적/분자인지 성질을 지닌 기능성 초분자물질들을 프로그램화된 동성- 그리고 이성-상보적 비공유결합작용의 자기조립조합 전략을 이용하여 여러 종류의 기능성 초분체로 구성되는 초분자 폴리머를 합성하고 다양한 기능성 유기재료로서의 응용성을 연구한다. 단계별로 1) 새로운 전기 그리고 광학적 활성을 띤 다양한 전기전자적 구조를 가진 tetrathiafulvalenes (TTFs) 유도체들의 합성 및 물성 연구, 2) 합성된 TTF 유도체를 이용한 분자 인지성 초분자 유도체의 합성, 3) 적절한 게스트분자들과의 분자인지 초분자 화학 연구, 4) 여러개의 초분자체들간의 비공유 상호작용의 자기조립의 조합을 이용한 스마트 다기능성 폴리머의 합성, 5) 합성된 기능성 초분자 폴리머의 유기재료 기능성 물질로서의 연구이다.
연구결과
본 연구제안서에 aromatic을 함유한 전기적 활성을 띤 여러 종류의 aromatic ring을 포함하는 tetratiafulvalene (TTF) 유도체의 합성하였고 이를 바탕으로 다양한 분자인지 기능을 가진 초분자 Benzo-tetrathiafulvalene-calix[4]pyrrole (Benzo-TTF-C4P) 합성하였다. 전자가 풍부한 Benzo-TTF-C4P와 전자가 부족한 bismethylpyridinium- calix[4]pyrrole간의 이성상보적 자기조립 기능을 이용하여 새로운 종류의 기능성 초분자 폴리머를 개발하였다. 이 초분자폴리머는 음이온 그리고 양이온의 종류에 따라 초분자 폴리머의 형성 및 그 분해가 조절됨을 여러가지 분광학적 방법을 통해 연구하였다. 특정한 게스트 분자의 종류와 조합에 따라서 3개의 다른 자기조립구조 변화 수반하고 그 신호는 NAND logic gate로서의 응용성을 처음으로 제시하여 문헌에 연구보고 하였다. ( J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 14489). 광반응성 기능성 초분자의 연구를 위하여 선택적 파장에 의하여 trans-to-cis 혹은 cis-to-trans 이성질화를 일으키는 P-N functionalized azobenzene 유도체들이 배위된 백금 (Pt(II)) 그리고 팔라디움 (Pd(II)) 화합물들을 합성하고 그 유도체들의 흥미로운 분광학적 및 초분자 화학적 성질을 연구하였다. (J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 16988). 특정한 양이온과 음이온을 선택적으로 결합하여 그 분자인지 성질이 변화하는 기능성 초분자 BenzoTTF-C4P를 이용하여 음이온 그리고 양이온의 종류에 따른 fullerene (C60 그리고 C70) 유도체와의 결합 및 해리, 선택성, 전자전이 현상들을 심도있게 연구하였다. (J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 10410)
연구결과의 활용계획
본 연구과제의 수행을 통하여 여러 개의 기능성 초분자체간의 프로그램화한 동성 그리고 이성상보적인 비공유 결합 상호작용을 통하여 새로운 종류의 인공적인 초분자 폴리머 물질의 개발 및 스마트 기능성 유기재료 물질로서의 응용성을 제시하였다. 합성된 새로운 전기적 그리고 광학적 활성을 지닌 TTF의 유도체 빌딩블록은 기능성 초분자 화합물( porphyrins, expanded porphyrins, calixpyrroles, BODIPY, 그리고 salen ligands)의 합성에 응용되고 최종적으로 기능성 초분자 폴리머의 새로운 빌딩블록으로 사용될 것이다. 광감응 aminoazobenzene을 함유하는 무기화합물은 초분자 폴리머의 광기능성 빌딩블록, 촉매 및 분자인지성 초분자로서의 응용성을 연구한다. 프로그램화된 자기조립전략을 이용하여 새로운 종류의 초분자 폴리머물질은 외부의 자극 종류에 따라서 급격한 구조 및 그 기능이 변화하는 스마트 센서, 알로스테릭 촉매, 자기치유물질 그리고 다양한 유기전자 재료로서의 가능성이 유망하다.
(출처 : 한글요약문 5p)
Abstract
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Purpose&contents
The proposal aims at developing new types of functional supramolecular polymeric materials by the appropriate combinations of homo- and/or hetero-complementary self-assembling supramolecular buliding blocks. In order to achieve this goal, we will 1) prepare and study a series of
Purpose&contents
The proposal aims at developing new types of functional supramolecular polymeric materials by the appropriate combinations of homo- and/or hetero-complementary self-assembling supramolecular buliding blocks. In order to achieve this goal, we will 1) prepare and study a series of tetrathiafulvalene-pyrrole derivatives possessing different and target-optimized electronic properties, 2) develop supramolecular functional materials with molecular recognition capabilities based on new building blocks, 3) study supramoelcular chemistry between these materials and specific guest species, 4) synthesize supramolecular polymeric materials and study their properties for potential applications as organic functional materials.
Result
According to the proposal, we synthesized a series of new aromatic annulated tetrathiafulvalene pyrrole derivatives and tetrathiafulvalene-calix[4]pyrrole. By combining electron-rich benzo-tetrathiafulvalene-calix[4]pyrrole and electron-deficient trans-bis-pyridinium functionalized calix[4]pyrrole, we created functional supramolecular polymeric materials displaying three limiting forms, namely a 1:1 self-assembled oligomer, a 2:1 capsule, and the corresponding monomers. Interconversion between these states may be controlled by using the tetraethylammonium cation (TEA+) and/or iodide anion (I−) as chemical inputs. The combination of self-assembly and ion-based control may be used to create systems that display NAND logic behavior ( J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 14489). A series of d8 transition-metal (Pt(II) and Pd(II)) coordination complexes incorporating phosphine functionalized aminoazobenzene derivatives as hemilabile phosphino−amine (P,N) ligands were synthesized and studied. The optical and photochemical properties of these complexes were found to be highly influenced by various tunable parameters which include type of metal, coordination mode, type of ancillary ligand, solvent, and outer-sphere counteranions (J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 16988). The effect of ionic species on the binding of fullerenes (C60 and C70) by tetrathiafulvalene-calix[4]pyrrole (TTF-C4P) receptors and the nature of the resulting supramolecular complexes (TTF-C4P + fullerene + halide anion + tetraalkylammonium cation) was studied in the solid state through single crystal X-ray diffraction methods and in dichloromethane solution by means of continuous variation plots and UV−vis spectroscopic titrations. The interactions between the TTF-C4P receptors and the fullerene guests are highly influenced by both the nature of halide anions and their counter tetraalkylammonium cations.(J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 10410)
Expected Contribution
Based on our research results, we clearly demonstrated that new class of functional supramolecular polymeric materials can be created from the appropriate combinations of homo- and/or hetero-complementary self-assembling functional supramolecular buliding blocks. Developed supramolecular polymers consisting of redox-active TTF-based calix[4]pyrroles and their hetero-cpmplimentary partners displays a stimulus-dependent responsive behavior. These materials would be promising candidates for intelligent multi-functional sensors, allosteric catalysts, self-healing materials, or various organic electronics.
(출처 : SUMMARY 6p)
목차 Contents
- 표지 ... 1
- 목차 ... 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 ... 8
- 4. 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 13
- 5. 연구결과의 활용계획 ... 14
- 6. 연구과정에서 수집한 해외 과학기술정보 ... 14
- 7. 참고문헌 ... 15
- 8. 연구성과 ... 15
- 9. 국가과학기술지식정보서비스에 등록한 연구시설‧장비 현황 ... 17
- 10. 연구개발과제 수행에 따른 연구실 등의 안전조치 이행실적 ... 17
- 11. 기타사항 ... 17
- 끝페이지 ... 17
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