나노기술 및 정책 정보

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중국과학원 상하이(上海) 유기화학 연구소 산하 "유기 기능 분자 합성 및 조립 화학 중점 실험실"의 황샤오위(黄晓宇) 연구원 연구팀은 최근 관련 연구를 통해 효율적이고 간편한 전략 연구를 실행하고 정밀 구조와 기능 π- 공액을 보유하고 있는 벤조 에틸렌 올리고 폴리머(oligo(p-phenylenevinylene), OPV) 베이스 나노 섬유를 개발하는데 성공하여 이슈가 되고 있음.

연구팀은 이번 연구를 실행하는 과정에서 비(非) 공동 원자가 역할과 활성 결정 구동 자체 조립을 결합하고 폴리 2-비닐 피리딘(poly(2-vinylpyridine), P2VP)을 재 기능화 된 정박 점으로 사용하여 멀티 구성 그룹, 멀티 사이즈와 멀티 기능 공액 섬유 상태의 나노 구조를 정밀 구축하고 선택성 기능화를 위한 새로운 전략을 제시하였음.

연구팀은 온도 유도의 "자체 결정 품종(self-seeding)" 전략을 이용하고 어널링 온도(annealing temperature)에 대한 개변을 통해 다양한 길이의 OPV를 코어로 하고 P2VP를 쉘로 하는 단일 분산 나노 섬유 상(狀)을 개발하였는데 이런 섬유 양 끝단에 OPV 코어 쌍을 노출시킨 후 OPV 폴리머를 함유한 외연 성장으로 하여금 활성을 보유하도록 한 동시에 종자로 사용하고, 활성 "종자 성장(seeded growth)" 전략을 이용하여 OPV를 코어로 사용하고, P2VP/PNIPAM (poly(N-isopropyl acrylamide), 폴리(N-아이소프로필 아크릴아미드(isopropyl acrylamide))를 쉘로 사용하는 3블록과 5블록 단일 분산 나노 섬유 상(狀)을 개발하는데 성공하였음.

연구팀은 P2VP 쉘 층 속의 피리딘 기능 그룹을 수소 결합 수용체로 사용하고, 카르복실산과 피리딘 간의 수소 결합 역할을 통해 표면 코팅 카르복실산, 광전기 마그네트 성능을 보유한 기능 나노 입자(CdTe 양자 점, Au와 Fe3O4 나노 입자 및 폴리머 구형(球形) 미셀 콜로이드(micelle colloid))를 나노 섬유 표면에 로드시켰음.

연구팀은 P2VP 쉘 층 속의 피리딘 기능 그룹과 금속, 금속 산화물 간의 결합 역할을 이용하고, 원 위치 환원을 통해 Ag 나노 입자를 쉘 층 속에 로드 시켰으며, 원 위치 솔리드-겔 반응을 통해 나노 섬유 표면 원 위치에 SiO2와 TiO2 층을 형성시켰는데 표면 기능화는 모두 섬유 구조의 완벽성을 파괴하지 않고 섬유 미셀 콜로이드(micelle colloid) 단열 혹은 집중을 발생시키지 않는 것으로 나타났음.

연구팀은 섬유 미셀 콜로이드(micelle colloid) 쉘 층 속의 PNIPAM과 P2VP 화학 특성이 뚜렷한 차이가 존재한다는 점을 발견하였으며, 다른 쉘 층을 함유하고 있는 멀티 블록 미셀 콜로이드의 P2VP 쉘 층의 선택성 기능화를 실현하였음.

예를 들면, 표면에 카르복실 기능 그룹을 함유한 CdTe 양자 점을 "OPV를 코어로 하고 중간과 양 끝단 쉘 층을 각각 P2VP와 PNIPAM로 사용하는 3블록 섬유 상(狀) 나노 섬유" 속에 추가한 후 CdTe 양자 점을 중간 부분의 P2VP 쉘 층 속에 추가 하였는데 그 결과 양 끝단의 PNIPAM 쉘 층 속에 거의 CdTe 양자 점이 존재하지 않는 것으로 나타났음.

연구팀은 이번 연구를 실행하는 과정에서 비(非) 공동 원자가 역할과 활성 결정 구동 자체 조립으로 구축한 구조와 기능에 대한 정밀 제어 가능한 구성 그룹, 멀티 차원과 멀티 기능 π- 공액 폴리머 베이스 나노 섬유 소재 개발을 위한 효율적이고 보편적인 적용 특성을 보유한 전략을 제공하였음.

본 연구 성과는 ‘Angew. Chem. Int. Ed.’ ("Continuous and Segmented Semiconducting Fiber‐like Nanostructures with Spatially Selective Functionalization by Living Crystallization‐Driven Self‐Assembly") 지에 게재됨.