나노기술 및 정책 정보

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● 중국 상하이교통대학교의 추후이빈 교수 연구팀이 유연한 고리형 폴리머 마이셀로 높은 수득율을 갖는 “토성 모양”의 호스트-게스트 콜로이드 나노복합체를 제조할 수 있는 간단하고도 고효율적인 자기적응형 조립법을 제시

● 호스트-게스트 상호작용에 기반한 중첩 형태의 초분자 구조는 다양한 분야에서 폭넓게 활용되고 있으나 나노 수준의 중첩형 콜로이드 복합체 실현은 아직도 어려운 과제

● 특히, “토성 모양의” 콜로이드 나노복합체를 제조하기 위해서는 복잡한 전처리 과정, 낮은 수득율, 게스트 구조의 사이즈와 형태가 단일한 문제를 해결할 필요가 있음

● 이에 연구팀은 고리형 PI-b-P2VP[polyisoprene-block-poly(2-vinyl pyridine)] 마이셀과 이산화규소 구슬을 에탄올 용액에 넣고 혼합하여 이산화규소 구슬이 선택적으로 고리형 마이셀 내부 공간으로 파고 들어가 “토성 모양의” 안정적인 이질 구조를 빠르게 형성하도록 함.

● 이를 토대로 연구팀이 제시한 “나노 고무줄” 조립(Coassembly) 메커니즘은 고리형 마이셀 주변의 P2VP 껍질층이 먼저 수소결합에 기반하여 나노입자와 결합하고, 핵층 구조에서 확장 및 재배열을 통해 고리형 마이셀의 자기적응형 확장을 유도하여 이산화규소 구슬이 정확하게 마이셀 내부 공간으로 들어가게 함으로써 양자간 수소결합의 최대화를 실현

● 연구팀은 이 방법으로 호스트-게스트 상호작용의 크기 한계를 극복하고 게스트 구조의 토폴로지 형태를 확장시켰으며, “나노 고무줄”과 막대형 마이셀로 콜로이드 로탁산 구조체 제조에 성공

● 해당 연구 성과는 호스트-게스트 구조를 가진 기능성 나노재료의 고효율적인 설계 방법을 제시하여 앞으로 센서, 촉매, 에너지 수집 등의 분야에서 활용될 전망

※ J. Am. Chem. Soc. 게재(2022.03.24.), “Self-Adaptive’ Coassembly of Colloidal ‘Saturn-like’ Host−Guest Complexes Enabled by Toroidal Micellar Rubber Bands”