초록 ▼

□ 연구개요
자연에서 발견되는 카멜레온이나 갑오징어는 근육을 수축, 이완하여 색소 세포체의 회절 격자를 조절하여 구조색을 변화시키는 원리로 피부색 변화 및 위장술을 보인다. 본 연구에서는 위 특징과 유사한 자연모사형 고분자 광학 입자를 개발하였다. 초고분자량 블록공중합체의 합성 및 자가조립을 통해 규칙적인 나노구조를 가지는 단일 마이크로입자 광결정을 형성하고, 입자의 구조 조절을 통해 광학 특성을 제어하였으며, 단일 입자 광학 센서로 응용성을 보였다.

□ 연구 목표대비 연구결과
○ 곁사슬 구조가 제어된 단량체

□ 연구개요
자연에서 발견되는 카멜레온이나 갑오징어는 근육을 수축, 이완하여 색소 세포체의 회절 격자를 조절하여 구조색을 변화시키는 원리로 피부색 변화 및 위장술을 보인다. 본 연구에서는 위 특징과 유사한 자연모사형 고분자 광학 입자를 개발하였다. 초고분자량 블록공중합체의 합성 및 자가조립을 통해 규칙적인 나노구조를 가지는 단일 마이크로입자 광결정을 형성하고, 입자의 구조 조절을 통해 광학 특성을 제어하였으며, 단일 입자 광학 센서로 응용성을 보였다.

□ 연구 목표대비 연구결과
○ 곁사슬 구조가 제어된 단량체 합성 및 이를 이용하여 브러쉬 타입의 초고분자량 블록공중합체를 합성하였으며, 자기조립 구조체가 100 nm 이상의 도메인 크기를 가짐.
○ 초고분자량 블록공중합체를 에멀젼 내 자기조립을 유도함으로써 규칙적인 내부 나노구조를 가지는 광학 마이크로입자를 성공적으로 제조함. 도메인 크기에 따라 가시광선 영역의 구조색 반사하는 특성을 확인하고, 도메인 크기와 구조색 사이의 관계성을 적립함.
○ 에멀전 크기를 제어하는 유화법을 적용하여 광학 입자 크기를 수-수십마이크로미터 영역에서 조절하였으며 크기 균일도는 10% 정도 확보함. 광학 입자의 모양도 구형과 비구형(타원체)으로 전환할 수 있게 계면특성을 제어함.
○ Grafting-through 방법과 grafting-to 방법을 조합하는 합성법을 이용하여, 자극-반응성 블록을 포함하는 브러쉬 블록공중합체를 합성하고 도메인 크기를 제어함.

□ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
○ 본 과제에서 개발된 입자를 광학 센서로 활용하여 해수, 수질오염 등이 문제를 진단하는 시스템으로 개발 가능함. 특히 개별 입자가 구조색을 반사하기 때문에, 수용액 상에서의 local sensing 특성 구현할 수 있음.
○ 수용액 상에서 블록공중합체의 자기조립으로 제조되는 상향식 방법으로, 제조 공정을 단순화하여 프로레스 비용의 절감됨. 제조 공정이 물 기반 방법으로 환경친화적 장점을 가짐.
○ 색을 내기 위한 기존의 염료/안료는 일반적으로 다중 성분 혼합물이지만, 본 연구에서 개발된 광학 입자는 순수 유기/고분자로만 구성되어 조성이 단순하며, 반사에 의한 구조색이기 때문에 화학적 발광보다 안정적이다.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 5
• 2-1. 연구 수행 내용 (1) : 초고분자량 블록공중합체 합성 및 곁사슬 구조 설계 ... 5
• 2-2. 연구 수행 내용 (2) : 크기와 모양이 조절된 광학 입자 제조 및 광특성 최적화 ... 5
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 7
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 7
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 11
• 3) 목표 달성 수준 ... 11
• 4) 목표 미달 시 원인 분석 ... 11
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도 (연구개발결과의 중요성) ... 11
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 12
• 6. 자체점검표 ... 12
• 7. 참고문헌 ... 12
• [붙임1] 세부 정량적 연구개발성과 ... 14
• [붙임2] 연구책임자 대표적 연구실적 및 증빙(요약문 및 사본) ... 15
• 끝페이지 ... 24