KIC News, Volume 20, No. 2, 2017
KIC News, Volume 20, No. 2, 2017 99
특성의 변화가 가능한 Metallopolymers기술
금속 기반 폴리머는 산화 또는 “자기 치유(self-healing)”재료의 형태를 변화시키는 젤과 같은 응용 분야 에 적합한 고유한 특성을 가지고 있다. 이러한 특성 중 일부는 금속 이온과 금속 고분자 내의 리간드 사이 의 상호 작용으로 발생한다. 상호 작용은 일반적으로 중합체의 성질이 용매, 열 또는 빛에 의해 쉽게 조작 될 수 있는 안정한 공유 결합 또는 불안정한 배위 결합의 두 가지 극단 중 하나를 포함한다.
Bristol 대학의 Rebecca A. Musgrave와 Ian Manners는 metallocene기반 고분자의 새로운 특징을 개발 하여 분자가 안정된 상태에서 동적 상태를 전환할 수 있음을 보여 주었다. 이러한 능력은 자극 반응 물질에 대한 새로운 응용을 가능케 하고 금속 중합체의 가공 및 재활용을 용이하게 할 수 있다.
Ferrocenylsilane과 같은 metallocene 단위로 제조된 중합체는 샌드위치 구조상에서 철-cyclo- pentadienyl공유 결합이 강하기 때문에 안정한 범주에 속한다. 이 중합체는 polyethylene 및 polystyrene 수준의 내구성을 가지고 있다. 한편, 아연 배위 착물을 함유하는 중합체는 빛에 의해 쉽게 분해될 수 있는 불안정한 금속-배위 결합을 가진다.
18개의 원자가 전자를 가진 ferrocene과 달리 nickelocene은 20원자가 전자를 가지고 있다. 두 개의 여 분의 전자는 쌍을 이룰 수 없고, 이들의 존재는 ferrocene에 비해 더 길고, 더 약하고, 보다 쉽게 분리되어 금속-cyclopentadienyl 결합을 유도한다.
이 연구진은 용제, 희석 수준, 온도 및 시간을 변수로 니켈 기반 폴리머의 재료 특성을 제어하기 위해 결 합 차이를 사용할 수 있음을 발견했다. 예를 들어, polynickelocene은 톨루엔과 같은 극성이 낮고 비 배위 적인 용매에서 안정한 상태를 유지하지만, pyridine과 같은 극성의 배위 용매에서 동적 해중합반응이 일어 난다. 또한, 용액이 희석되면 단량체가 잘 생겨나도 농도가 높아지면 저 질량 올리고머가 농축된다(Nat.
Chem. 2017, DOI: 10.1038/nchem.2743).
Manners는 이러한 전환 가능한 특성이 금속 중합체에 대한 응용 범위를 넓혀 줄 것이라고 말했다. 특히, 니켈 기반 폴리머의 비공유 전자는 가용성이 있고 쉽게 가공된 자성 재료를 만들 수 있다. 반면 poly- ferrocenes은 흥미롭게도 자기 특성이 적다.
Figure. 피리딘과 같은 극성 용매를 첨가하면 이 금속 중합체시스템의 평형이 깨져 nickelocene 단량체를 생성하게 된다.
출처 : 2016.03.20. c&en News(http://cen.acs.org/articles/95/i12/Metallopolymers-feature-switchable-personalities.html) 작성 : 김 선 회 (상지대학교)
