초록 ▼

□ 연구개요
지난 20년 동안, 유리전이 온도 (Tg, glass transition temperature)가 고분자 박막 (polymer thin film)의 두께의 감소에 따라 어떻게 변화하는지에 대한 연구가 활발히 진행되어 왔다. 또한 고분자의 재료로서의 활용에 있어서 유리전이 온도를 기준으로 기계적인 강도와 동역학적인 특성이 크게 변하는 특성 때문에 고분자의 유리전이 온도에 대한 연구가 매우 중요하게 연구되어 왔다. 기존의 실험들은 밀도의 변화로 Tg를 측정하지만, 고분자 박막에서는 밀도의 변화가 유용한 동역학적 성질을

□ 연구개요
지난 20년 동안, 유리전이 온도 (Tg, glass transition temperature)가 고분자 박막 (polymer thin film)의 두께의 감소에 따라 어떻게 변화하는지에 대한 연구가 활발히 진행되어 왔다. 또한 고분자의 재료로서의 활용에 있어서 유리전이 온도를 기준으로 기계적인 강도와 동역학적인 특성이 크게 변하는 특성 때문에 고분자의 유리전이 온도에 대한 연구가 매우 중요하게 연구되어 왔다. 기존의 실험들은 밀도의 변화로 Tg를 측정하지만, 고분자 박막에서는 밀도의 변화가 유용한 동역학적 성질을 예측할수 없다는 것이 밝혀진바 직접적인 동역학의 측정이 필요하다. 또한 기존의 실험들은 박막 전체의 평균되어진 성질을 측정하여, 고분자 박막에서의 특이 성질들의 공간적 기원에 대한 정보가 부족하다. 이에 본 실험은 공간적 선택성을 가지는 탐침을 사용하여 동역학적 방법으로 고분자 박막의 특성을 연구하고자 한다.

□ 연구 목표대비 연구결과
고분자 박막에서는 재료로 활용함에 있어서 가작 중요한 기계적, 동역학적 특성과 유리전이온도와의 관계가 기존의 거시적인 크기의 고분자 재료에서 예측되어지는 관계를 갖지 않기 때문에, 고분자 박막의 동역학적 특성을 직접 연구하는 것이 필수적이다. 이러한 고분자의 동역학적 특성을 직접적으로 측정하여 연구하는 것이 본 연구의 목표이고, 이를 연구하기 위해 직접 제작한 현미경 장비를 통하여 유리전이온도 근처에서의 고분자의 지역적 동역학 (segmental dynamics)을 CCD 카메라를 통하여 측정하였다. 영상 형광 상관분광법 (imaging fluorescence correlation spectroscopy) 장비를 자체 제작하여 형광탐침분자의 회전을 CCD 카메라로 추적함으로서 고분자 사슬 내의 부분적인 동역학을 연구하였고, polystyrene, poly(methacrylate) 등의 여러 고분자 내에서의 부분적인 동역학이 성공적으로 측정되는 것을 확인하였다. 또한 형광 탐침분자를 개시체 (initator)로 하는 형광탐침 고분자를 합성하고, 그 합성과 형광탐침분자의 동역학이 붙어있는 고분자에 의해 어떻게 변화하는지에 대하여 연구하였다.

□ 연구개발결과의 중요성
유리전이온도는 고분자의 재료로서의 활용에 있어서 가장 중요한 지표라 할 수 있다. 이는 유리전이온도를 기준으로 온도가 위 아래로 변화할 때, 재료로 활용함에 있어서 가장 중요한 기계적, 동역학적 특성이 극명한 차이를 나타내게 되기 때문이다. 최근 전자재료와 반도체산업의 발전과 더불어 나노기술 전반의 발전으로, 응용되어지는 구조물의 크기가 점점 더 작아지고 있다. 고분자의 경우에서도, 응용되어지는 나노구조물의 크기가 수십 나노미터의 크기까지 작아져서, 고분자 분자하나의 크기에 근접, 혹은 더 작아지고 있는 실정이다. 이 경우 우리가 기존에 알고 있는 물질의 거시적 특성들의 상관관계가 나노구조물에도 적용될 수 있는지의 문제는 재료로서 고분자의 활용을 결정짓는 문제라 할 수 있다. 본 연구는 고분자 박막에서 나타는 거시적 재료에서와 다른 유리전이의 특성을 직접적인 동역학적 방법으로 연구함으로서 고분자 나노구조물의 활용에 필수적인 유리전이에 대한 정확한 이해를 제시하고, 나아가 새로운 나노구조물의 활용방법의 발견에 기여하고자 한다.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 3
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 4
• 2-1. 영상 형광 상관 분광법(imaging fluorescence correlation spectroscopy)의 개발과 장비 제작 ... 4
• 2-2. 고분자에 부착되어 공간적 선택성이 부여된 형광 탐침분자의 동역학 연구 ... 9
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 12
• 4. 참고문헌 ... 13
• 5. 연구성과 ... 14
• 대표적 연구실적 ... 16
• 끝페이지 ... 19