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중공 나노구조를 가지는 고분자의 합성, 모폴로지 및 그 기능

전문가 제언: ○ 최근 중심부분이 비어있는 중공의 고분자 나노구조는 나노스케일의 고분자재료에서 나타나는 독특한 물리화학적 성질을 가질 것으로 기대된다. 나노구조의 크기가 1-1000㎚에 범위에 있는 구형 또는 실린더 형태의 중공 고분자는 베시클이나 나노고분자좀이 있으며 실린더형의 중공나노구조로 고분자 나노튜브가 있다.

○ 이들은 의약품, 효소, 단백질, 유전자나 촉매를 엔캡슐레이션하거나 트랜스듀서나 전자 디바이스로 사용되며 또 소리와 고주파 흡수 재료, 의학 진단용 이미지 콘트라스트 재료, 나노디바이스 구축용 나노반응기와 라벨을 사용하지 않는 칩 센서로 사용될 수 있는 고부가가치의 첨단 제품으로 기대되어 활발하게 연구가 진행되고 있다.

○ 중공 고분자 나노구조를 얻기 위해서는 중합이나 코어-셀을 주형의 전구체로 사용하거나 고분자의 자기조직화 등을 이용하는 다양한 합성법이 개발되었는데 중합을 통하여 얻는 과정에는 현탁중합이나 에멀젼중합 또는 덴드리머를 합성하는 과정을 통하여 얻어진다. 그러나 중합을 통하여 얻어진 중공 고분자의 입자는 마이크로미터 수준으로 크기가 분포되어 있는 상태로 얻어진다. 마이크로에멀젼 중합을 통해서는 50-1000㎚의 직경을 가지는 나노 중공구조물이 얻어진다. 그러나 덴드리머 합성과정을 경유하여 얻어지는 중공나노구조물은 합성이 번거롭고 경제성이 없어 실용화가 되기 어렵다.

○ 가장 널리 사용되는 중공의 나노고분자 구조는 코어-셀 전구체로부터 얻어지는데 중공구조의 입자의 크기나 중공부분의 체적은 코어로부터 제거되는 코어입자의 크기에 따라 결정된다. 최근에 개발된 표면에서 개시되는 리빙 라디칼중합은 중합시간과 단량체 농도를 조절하여 셀의 두께가 균일하며 규제된 구조의 셀을 가지는 중공나노구조를 얻을 수 있을 뿐 아니라 셀의 말단 기능기로부터 다른 종류의 단량체의 중합을 개시시킬 수 있으므로 2층의 셀을 가지는 중공나노구조의 합성도 가능하다. 기능성 고분자의 쌍을 이용하여 주형을 제거하지 않고도 중공 고분자 나노구조를 구축하는 방법의 개발도 기대된다.

저자: Guo-Dong Fu
자료유형: 학술정보