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물질·재료연구기구(NIMS), 이화학연구소(RIKEN)의 공동 연구그룹이 사상 최대의 ‘보틀 브러시 폴리머(Bottlebrush Polymer)’를 합성하는 데 성공함. 동시에 화학적 성질이 다른 폴리머 제작에도 성공함. 보틀 브러시 폴리머는 1개의 주쇄와 여러 개의 측쇄로 구성된 강아지풀과 유사한 형태의 고분자로 측쇄 선택에 의해 다양한 화학 성분을 가진 고분자의 설계가 가능함. 기존의 합성법에서는 모노머(monomer)의 반응성과 미량 불순물 혼입 등의 문제가 있었기 때문에 길이는 길어도 1μm 남짓이 한계였음. 연구진은 원료인 모노머 분자 설계 연구와 단결정을 이용하여 불순물의 혼입이 극히 적은 중합 환경을 구축함으로써 사상 최대의 보틀 브러시 고분자를 합성함. 길이는 7μm에 달해 기존 최대치에 비해 3.8배 늘어남. 또한, 두 종류의 중합법을 조합함으로써 주쇄의 길이는 유지하면서 4종류의 측쇄를 갖는 보틀 브러시 폴리머를 제작하는 데도 성공함. 개발된 모너머는 길이, 직경 크기, 화학적 특성이 제어된 다양한 보틀 브러시 폴리머의 합성을 가능하게 하며, 보틀 브러시 폴리머를 표면에 코팅함으로써 낮은 마찰면이 실현되어 기계 가동부의 마찰에 의한 에너지 소비가 감소될 것으로 기대됨. 기존 보틀 브러시 폴리머의 합성에 있어 치명적 단점이었던 길이와 화학적 성질의 다양성의 제약이 크게 개선된 것으로, 유연성과 저마찰성을 갖는 고분자 재료 등에 응용될 것으로 기대됨.

본 연구 성과는 ‘Angewandte Chemie International Edition’ (“Two-Step Divergent Synthesis of Monodisperse and Ultra-Long Bottlebrush Polymers from an Easily Purifiable ROMP Monomer”) 지에 게재됨.