합성 나선분자의 열적 이력응답

전문가 제언

열적 이력(TH: Thermal Hysteresis)이라고 말하는 것은, 어떤 물질적 사상의 발현이 열적 이력에 영향을 받는 현상이다. 바꾸어 말하면 온도상승?하강과정에서 다른 현상을 나타내는 것이다. 물의 과냉각과 벌크폴리머의 열 응답에서 잘 알려져 있다. 또한, 해양생물체 내부에 있어서 빙점하에서 동결되지 않는 것도 하나의 예이다.

통상, 물질의 성질은 온도에 따라서 일의적으로 결정되기 때문에 온도상승?하강과정에서는 동일현상이 일어난다. 한편, 열적 이력에서는 온도와 성질이 일의적이 아니다. 상태 a를 냉각하면, 상태 b를 경유하고, 상태 c로 된다. 상태 c를 가열하면, 상태 d를 경유하고, 상태 a로 되돌아온다. 즉, 냉각곡선과 가열곡선이 다르다. 따라서 동일온도 T2에서 온도하강?상승이 동반하여 상태 b와 d가 존재하게 된다. 이와 같은 이력현상에는 기억효과가 발현한다. 즉, 상태 b라면 온도하강 중인 것을 알 수 있고, 즉 이전에는 고온상태였던 것을 기억하게 된다.

벌크폴리머의 열적 이력발현은 강한 다분자간의 상호작용에 의하여 설명할 수 있다. 분자가 모두 → 상태일 때에 외부자극(?)을 제공해도 강한 분자간의 상호작용으로 인하여 곧바로 응답하지 않는다(상태 W). 여기서 분자의 하나가 응답하여 ? 상태로 되면(상태 X), 강한 분자간의 상호작용에 의하여 이것이 주위로 전파되어 모든 분자가 ? 상태로 된다(상태 Y). 외부자극을 제거해도 그 성질이 유지된다(상태 Z). 즉, 열적 이력은 다분자간의 상호작용이 강한 벌크계에서 응답에 시간이 걸리는 것으로 설명할 수 있다.

용액 중에서 분자레벨의 열적 이력발현은 극히 한정된다. 수용액 중에서의 DNA 유도체 및 폴리(N-이소프로필)아크릴아미드의 열적 이력이 알려져 있다. 이들은 상호작용이 강한 수중의 현상으로서, 과냉각에서 보이는 것과 같이 물 자체도 열적 이력을 발현하기 때문에 복잡한 현상일 가능성이 있다.

용매-용매간, 용매-용질간의 상호작용이 약한 비극성 유기용매 중에서 열적 이력을 나타내는 분자는 없다. 강한 분자간의 상호작용이 일어나는 벌크계의 열적 이력은 이해할 수 있지만, 이와 같은 상호작용이 없는 비극성 유기용매 중에서 열적 이력이 일어나는 것은 생각하기 어렵다. 최근, Shigeno 등은 비극성 유기용매 중에서 열적 이력을 발현하는 분자를 발견했다. 이것은 분자레벨의 열적 이력에 기억효과가 있는 것으로 이상하게 생각된다. 분자레벨의 현상은 가역(미시적 가역성)이기 때문에 분자는 기억하지 않을 것이다.

저자

Makoto SIGENO, Masahiko YAMAGUCHI

자료유형

연구단신

원문언어

일어

기업산업분류

재료

연도

2013

권(호)

62(9)

잡지명

高分子

과학기술
표준분류

재료

페이지

511~512

분석자

강*호

분석물

• 합성 나선분자의 열적 이력응답.pdf [276,718 byte]

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