초록 ▼

□ 연구목표
(1) 분자내·분자간의 강한 상호인력을 동시에 가지는 블록공중합체의 합성 및 구조 분석 연구
(2) 빛 자극을 이용한 다중 나노 패턴 제작
(3) 블록공중합체의 3차원 기능성 나노 구조를 이용한 유․무기 복합 소재 개발
(4) 기능성 스타형 블록공중합체의 합성 및 상거동

□ 연구개발내용
(1) 분자내·분자간의 강한 상호인력을 동시에 가지는 블록공중합체의 합성 및 구조 분석 연구
- 핵염기를 가지는 블록공중합체의 합성 및 금 나노 입자 패턴 제작
- 큰 상호 작

□ 연구목표
(1) 분자내·분자간의 강한 상호인력을 동시에 가지는 블록공중합체의 합성 및 구조 분석 연구
(2) 빛 자극을 이용한 다중 나노 패턴 제작
(3) 블록공중합체의 3차원 기능성 나노 구조를 이용한 유․무기 복합 소재 개발
(4) 기능성 스타형 블록공중합체의 합성 및 상거동

□ 연구개발내용
(1) 분자내·분자간의 강한 상호인력을 동시에 가지는 블록공중합체의 합성 및 구조 분석 연구
- 핵염기를 가지는 블록공중합체의 합성 및 금 나노 입자 패턴 제작
- 큰 상호 작용 계수를 갖는 블록공중합체의 합성 및 5 nm 수준 패턴 제작
- 수소결합을 형성하는 작용기를 포함하는 블록공중합체를 이용한 Line Edge Roughness 향상
- 삼중·이중 블록공중합체의 블렌드를 이용한 극비대칭적인 부피비를 가진 자이로이드 나노 구조 형성
- 대칭적 부피비의 실린더와 자이로이드 나노 구조를 가지는 사중블록공중합체의 합성 및 상거동 분석
(2) 빛 자극에 감응하는 블록공중합체를 이용한 다중 나노 패턴 제작
- 빛 자극에 감응하는 블록공중합체의 상거동 분석 및 다중 나노 패턴 제작
(3) 블록공중합체의 3차원 기능성 나노 구조를 이용한 유․무기 복합 소재 개발
- 은 아코디언 나노 구조를 이용한 다중 전자기 반응을 보이는 메타물질 개발
- 블록공중합체 마이셀을 이용한 고집적 강유전체 나노 다이오드 개발
- 수십 나노 크기의 기공 구조를 이용하여 3차원 나노 다공성 그래핀 제작
- 적층 초승달 나노 구조를 이용하여 편광에 선택적으로 공명하는 기판 제작
- 블록공중합체 두 블록 모두에 금속 전구체를 결합시켜 새로운 메시(Mesh) 형태의 3차원 금속 나노 구조 제작
(4) 기능성 스타형 블록공중합체의 합성 및 상거동
- 이온 전도성 블록공중합체의 구조적 설계를 통한 고분자젤 전해질의 기계적 강도 향상 및 전기화학 발광 소자로의 응용
- 스타형 블록공중합체의 분자량에 따른 상거동 및 박막에서 나노 상의 배열에 관한 연구
- 스타형 블록공중합체의 바깥쪽 블록 개시 정도에 따른 상거동 비교 분석
- 전도성 고분자를 포함하는 스타형 블록공중합체를 이용한 전도성 고분자 나노 패턴의 기판 위 수직배향

□ 연구개발 성과
(1) 큰 상호작용 계수를 가지는 블록공중합체를 합성하여 세계적으로 가장 작은 5 nm 수준의 나노 패턴을 제작하였고, 이를 이용하여 직경 4 nm 규모의 금속 산화물 나노 선을 제조하였다. 수소 결합을 하는 작용기를 도입하여 블록공중합체의 Line Edge Roughness를 크게 향상시켰고, 삼중·이중 블록공중합체의 블렌드를 통해 최초로 극비대칭적인 부피비에서 자이로이드 나노 구조를 형성하는데 성공했다. 또한 사중블록공중합체를 이용하여 대칭적인 부피비에서는 볼 수 없었던 실린더와 자이로이드 나노 구조를 관찰하였으며 이런 나노 구조가 형성되는 메커니즘을 규명하였다.
(2) 외부 자극을 통해 블록공중합체의 나노 구조가 변화하는 스마트 블록공중합체를 합성하였으며, 이를 이용하여 나노선과 나노점으로 이루어진 다중 나노 패턴을 제작하는데 성공하였다. 특히 이 블록공중합체는 자외선에 감응하여 나노 구조를 변화시킬 수 있기 때문에 원하는 영역에서 원하는 나노 패턴을 형성시킬 수 있었다.
(3) 블록공중합체에 가둠 효과를 주어 형성한 적층 라멜라 구조를 은 아코디언 구조와 적층 초승달 나노 구조로 발현시켜 다중 전자기 반응을 보이는 메타물질을 대면적에 개발하는데 성공하였다. 또한, 두 블록 모두 무기 전구체와 결합하는 블록공중합체를 이용하여 메시(mesh) 형태의 3차원 금속 나노 구조를 개발했다. 한편, 블록공중합체 마이셀을 이용하여 고집적 강유전체 나노 다이오드를 개발하였고 블록공중합체 다공성 박막을 통하여 3차원 다공성 그래핀을 성공적으로 제작하였다.
(4) 이온 전도성 블록공중합체의 구조적 설계 및 합성을 통해 고분자젤 전해질의 기계적 강도를 향상시킨 전기화학 발광소자를 만들었다. 스타형 블록공중합체의 바깥쪽 블록의 개시 정도에 따른 상거동을 파악하였고, 수직배향과 분자량간의 상관관계를 연구하였고, 이를 기반으로 전도성 고분자를 갖는 스타형 블록공중 합체를 이용하여 기판 위 수직 배향된 전도성 고분자 나노 패턴을 제작하였다.

□ 활용 계획 및 기대효과(응용분야 및 활용범위 포함)
세계적으로 가장 작은 5 nm 수준의 나노 패턴 제작 기술과 빛에 감응하여 다중 나노 패턴을 대면적에 구현시키는 기술은 차세대 반도체 리소그래피에 필요한 복잡한 회로 설계와 고집적, 대용량 저장매체 개발에 큰 기여를 할 것으로 판단한다. 은 아코디언이나 적층 초승달과 같은 3차원 나노 구조들은 가시광선에서 음의 굴절률을 갖는 투명망토의 실현에 크게 기여할 것으로 본다. 마지막으로, 기능성 스타형 블록공중합체를 통해 기계적 강도가 강하고 유연한 발광소자를 개발하고 전도성 고분자 나노 패턴을 기판 위에 수직으로 배향시켜서 고효율을 가지는 유기전자소자를 제작 할 것으로 기대한다.

(출처 : 요약문 4p)

Abstract ▼

□ Purpose
(1) Synthesis and phase behavior of block copolymers with strong intra or inter molecular interactions
(2) Fabrication of multiple nanopartterns by using light stimuli block copolymers
(3) Development of organic/inorganic hybrid materials using 3-D functional nanostructure of bloc

□ Purpose
(1) Synthesis and phase behavior of block copolymers with strong intra or inter molecular interactions
(2) Fabrication of multiple nanopartterns by using light stimuli block copolymers
(3) Development of organic/inorganic hybrid materials using 3-D functional nanostructure of block copolymer
(4) Synthesis and phase behavior of functional star-shaped block copolymers

□ contents
(1) Synthesis and phase behavior of block copolymers with strong intra or inter molecular interactions
- Synthesis and phase behavior of block copolymer containing nucleotide functional group
- Synthesis of block copolymers with high Flurry-Huggins parameter and 5 nm level nanopattern fabrication
- Improvement of Line Edge Roughness using block copolymer containing functional group capable of hydrogen bonding
- Formation of gyroid nanostructure at highly asymmetric volume fraction using a blend of tri and di block copolymers
- Synthesis and phase behavior of block copolymers with cylinder and gyroid nanostructure at symmetric volume fraction
(2) Synthesis of light stimuli block copolymers and fabrication of multiple nanopartterns on a single substrate
- Phase behavior of light stimuli block copolymers and fabrication of multiple nanopatterns
(3) Development of organic/inorganic hybrid materials using 3-D functional nanostructure of block copolymer
- Development of metamaterials with multiple electromagnetic properties using accordion-type nanostructures
- Fabrication of high density array of ferroelectric nanodiodes using block copolymer micelles
- Fabrication of 3D nanoporous graphene structure by utilizing several tens of nanometers of pores
- Fabrication of meta materials using stacked crescent moon-like nanostructure
- Fabrication of 3-D metal meshes with various sized nanopores
(4) Synthesis and phase behavior of functional star-shaped block copolymers
- Improvement of mechanical strength by using ion conducting block copolymer for electrochemiluminescent device
- Phase behavior of star bock copolymers depending on different initiation degrees for the corona blocks
- Vertical orientation of conducting polymer nanodomains on a substrate

□ Developement results
(1) We synthesized block copolymers to show 5 nm level nanpatterns, and fabricated the metal oxide nanowires with a diameter as small as 4 nm. By introducing a functional group capable of hydrogen bonding, the line edge roughness was greatly improved. By using the blend of tri and di block copolymers, gyroid structure at highly asymmetric volume fraction was successfully fabricated.
(2) We synthesized light stimuli block copolymer and fabricated simultaneously multiple nanopatterns on a single substrate.
(3) We succeeded in fabricating functional optical materials with multi-electromagnetic properties by using stacked lamellar nanostructure by confining nanostructures into cylindrical cavity. We also prepared silver accordion and stacked crescent moon-like nanostructures which could be used for meta materials. We also fabricated 3-D metal meshes with various sized nanopores.
(4) We designed and synthesized star shaped ion-conducting block copolymer for electrochemiluminescent device with improved mechanical strength. We obtained vertical orientation of conducting polymer nanodomains on a substrate by using star block copolymers containing conducting polymer block.

□ Expected Contribution
The development of 5 nm size nanopattern, which is the smallest reported in the literature, and fabrication of multi-nano patterns on a single substrate could contribute to the development of next generation lithography for semi-conductor and ultrahigh density storage media. A high density array of accordion or stacked crescent moon-type nanostructures could be utilized for the development of transparent cloaks with negative refractive index in a large area. The star shaped block copolymer can be used as electrochemiluminescent device with enhanced mechanical strength and flexibility.

(출처 : SUMMARY 5p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 2
• 보고서 요약서 ... 3
• 국문 요약문 ... 4
• SUMMARY ... 5
• 목차 ... 6
• 1. 연구개발 목표 및 내용 ... 7
• 가. 최종목표 ... 7
• 나. 단계목표(당초목표 및 수정․보완 목표) ... 8
• 다. 당초 목표의 수정․보완(중요 연구변경) 사유 ... 9
• 라. 2단계 연차별 연구목표 및 내용 ... 10
• 2. 연구 추진전략 및 방법 ... 11
• A. 분자 내·분자 간의 강한 상호인력을 동시에 가지는 블록공중합체의 합성 및 구조 분석 연구 ... 11
• B. 빛 자극을 이용한 다중 나노 패턴 제작 ... 14
• C. 블록공중합체의 3차원 기능성 나노 구조를 이용한 유․무기 복합 소재 개발 ... 16
• D. 기능성 스타형 블록공중합체의 합성 및 상거동 ... 20
• 3. 주요 연구개발결과 ... 23
• 가. 계획대비 달성도 ... 23
• 나. 대표적 연구업적 ... 25
• 다. 현 단계 달성된 연구결과의 세계적 연구 위상 ... 26
• 라. 기타 계획하지 않은 연구성과 ... 56
• 마. 연구역량 향상 정도 ... 61
• 바. 세계적 연구리더로서 연구책임자의 성장 정도 ... 62
• 4. 연구수행에 따른 문제점 및 개선방향 ... 62
• 5. 연구개발성과 현황 ... 63
• 6. 국가과학기술종합정보시스템에 등록한 연구시설․장비 현황 ... 76
• 7. 기타사항 ... 76
• 끝페이지 ... 77