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고분자를 활용한 ‘벽돌과 회반죽’ 형태의 나노입자 자기회합

전문가 제언: ○ 전혀 반대의 성질을 갖는 유기고분자와 무기물을 복합화 하게 되면 무기 또는 유기물 단독으로는 얻을 수 없는 물성이 기대된다. 유기 및 무기가 차지하는 영역의 크기(domain size)에 따라 제조법 및 물성에 큰 차이가 있다. 크기에 따라 분류하면 마이크로레벨, 나노레벨, 더 나아가 분자레벨까지 발전하고 있다.

○ 최근 전자, 정보, 의료 분야 등에서 기술의 진전이 현저하다. 이에 그곳에 사용되는 고분자에서도 역학강도, 내열성, 저 유전성, 내마찰 마모성, 기체 차단성, 투명성, 생체적합성 등 보다 고도의 성능이 요구되고 있다. 또한 환경대응, 에너지 절약의 관점으로부터 제조 시 에너지 부담이 적고 유해물질이 첨가되지 않아야 한다. 이러한 목표에 대한 유용한 접근 중의 하나가 ‘고분자 나노입자 복합체’이다.

○ 서로 다른 나노성분의 자기조직화(self-organization)에 의해 얻어지는 나노레벨의 집적구조의 ‘자기조직성 나노-하이브리드’에 대한 연구도 진행되고 있다. 새로운 물성과 기능을 설계하고 발현시키기 위한 신소재로 주목을 받고 있다. 유기 및 무기재료와 함께 생체분자의 자기조직화에 기초한 나노-하이브리드의 기본설계와 특징에 대한 연구개발이 활발하다.

○ 특히 최근 각광 받는 분야는 개질 처리한 나노입자(nanoparticle, NP)의 조직화이다. 금곡이나 반도체의 작은 입자인 무기 나노입자는 플러렌, 카본나노튜브 등과 함께 나노 기술 분야의 중심재료가 되었다. 유기분자로 표면 처리된 입자경(粒子徑) 1-20㎚ 정도의 무기 나노입자는 일종의 하이브리드 재료이다.

○ 무기 나노입자의 규칙적인 조직화에서는 용액 프로세스가 유용한 수단이다. 조직화된 무기 나노입자의 1차원, 2차원, 3차원의 초격자(超格子)는 나노 디바이스로의 응용을 주목적으로 연구되고 있다. 광 스위치, 양자 도프 레이저 등의 나노광 디바이스, 나노자기 디바이스로의 응용이 기대된다.

저자: Palaniappan Arunugam, Hao Xu, Sudhanshu Srivastava and Vincent M. Rotello
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