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44 공업화학 전망, 제17권 제4호, 2014
NIMS, 분자의 자기 조직화의 타이밍⋅구조⋅기능 모두 쉽게 제어하는 기술 개발 - 유기 전자 공학 분야에 필수적인 재료 작성법에 있어 신기술 -
일본 물질⋅재료연구기구(NIMS) 국제나노아키텍토닉스연구거점(MANA)의 나카니시 타카시(中西尚志) 연구원과 Martin J. Hollamby 연구원 등은 오사카 대학(大阪大学), 산업 기술종합연구소(AIST), 폴란드 바 르샤바 공대, 네덜란드 아인트호벤 공과 대학, 영국 브리스톨 대학, 독일 맥스 플랭크 콜로이드 계면 연구 소 등과의 국제 공동 연구에서 유기 전자 재료 분야의 중요 기술인 ‘π 공역계 분자’의 자기 조직화 타이밍 및 구조와 기능을 쉽게 제어할 수 있는 신기술을 개발했다. 제어 방법은 자기 조직화시키려는 ‘π 공역계 분자’의 일부 파트를 첨가하는 것이다.
유기 전자의 주요 분자 재료인 ‘π 공역계 분자’는 그 강한 분자 응집력 때문에 자기 조직화 때 적절한 분자의 배열 방식이나 최종적으로 얻을 수 있는 구조를 세밀하게 제어하기 어렵다. 또 자기 조직화 시키는 시기에 있어서도 간편하고 유용한 방법은 개발되지 않았다.
연구진은 ‘π 공역계 분자’의 대표격인 풀러렌(C60)에 분기된 알킬 사슬을 결합시켰다. 마치 계면 활성제 (비누 분자)의 친수부가 C60으로 치환된 것 같은 분자이다. 이 분자는 실온에서 액체 상태인데 자신의 일부 분(파트)인 C60을 첨가하자 자기 조직화하여 다층 안전 구조를 형성했다. 오히려 다른 한쪽 부분인 알킬 사 슬을 첨가하자 구형 미셀 혹은 섬유상 구조를 형성했다. 즉, 이 분자의 다른 파트를 첨가하는 것만으로 자 기 조직화의 발생 타이밍을 제어하고 만들어진 구조체도 쉽게 제어할 수 있었다. 이 현상은 π 공역계 부위 가 C60 이외인 분자에서도 확인했으며, π 공역계 분자 일반에 적용할 수 있는 자기 조직화의 신기법이라 말할 수 있다.
본 연구의 성과는 맞춤 유기 전자 디바이스 등의 제작을 가능케 하는 새로운 자기 조직화 기법으로 널리 응용될 것으로 기대된다.
본 연구는 영국 과학지 Nature Chemistry 온라인 판에 2014년 6월 23일 공개되었다(※발표논문 참조).
※ 발표논문 : Martin J. Hollamby, *Maciej Karny, Paul H. H. Bomans, Nico A. J. M. Sommerdjik, Akinori Saeki, Shu Seki, Hiroyuki Minamikawa, Isabelle Grillo, Brain R. Pauw, Paul Brown, Julian Eastoe, Helmuth M⍥wald, and Takashi Nakanishi, “Directed assembly of optoelectronically active alkyl – π-conjugated molecules by adding n-alkanes or π-conjugated species”, Nature Chemistry, 6 July 2014.
DOI:10.1038/nchem.1977
KIC News, Volume 17, No. 4, 2014
KIC News, Volume 17, No. 4, 2014 45
Figure. 액상 알킬-π 공역계 분자의 자기 조직화 및 광 도전성 제어의 전형적 예.
(a) 본 연구에서 사용한 알킬-C60분자의 화학 구조 (b) 알킬-C60분자의 사진(무용매 하, 실온에서 액상)
(c) C60첨가 후의 다층 안전 구조의 고분해능 TEM상(화상 중 짙은 부분은 배열된 개개의 C60부위에 해당) 및 모식도 (d) 알킬 성분으로 데칸 용매를 첨가한 후의 미셀 구조의 저온 고분해능 TEM상 및 모식도
(e) 헥산 용매 첨가로 만들어진 섬유상 구조의 모식도(막대모양 미셀이 육각형 모양으로 조직화되고 번들화되어 파이버 겔화 됨. 검은색 원 부분: C60나노 와이어의 단면에 해당)
출처 : 2014.06.23 NIMS(http://www.nims.go.jp/news/press/2014/06/p201406230.html) 작성 : 소 대 섭(한국과학기술정보연구원)
NEDO, 실리카로부터 유기 규소 원료를 효율적으로 합성
일본 산업기술종합연구소(AIST)는 자동차용 재료나 태양광 발전용 재료 등 다양한 용도에 사용되는 유 기 규소 재료의 원료로 유망한 ‘tetraalkoxysilane’을 효율적으로 제조하는 기술을 개발했다. 실리카와 알코 올의 반응에 의해 기존의 금속 규소를 경유하는 제조 공정이 불필요하게 되어 지구상에 풍부하게 존재하는 모래로부터 유기 규소 원료를 직접 제조할 수 있게 되었다.
본 연구 성과에 의해 고기능 유기 규소 재료의 제조에 소요되는 에너지를 절약함으로써 본 재료를 이용 한 다양한 제품들의 비용을 낮추게 될 것으로 기대된다.
