일반기술

자기 조립 박막의 제조방법

*원리 및 구성본 발명은 고체기질에 원하는 분자를 일정한 분자 간격을 가지며 균일하게 분산된 단분자막을 제조할 수 있는 방법에 관한 것이다. 최소한 하나 이상의 티올기를 갖는 유기 분자가 녹아있는 용액으로부터 제조한 랭무어-블로짓 박막을 원하는 기질 상에 전이시켜 단분자막을 제조한 후, 물리적으로 흡착된 스페이서 분자는 용매로 세척하여 제거하면 티올 등과 같이 기질 표면과 화학적 결합을 하는 분자는 표면에 남아 있으므로 자연스럽게 분자 수준으로 간격을 조절할 수 있다. 세척으로 제거된 비었는 공간에 다른 티올 분자를 삽입하면 균일하게 분산된 분자를 갖는 단분자막을 제조할 수 있다.*배경나노과학(nanotechnology)은 1 내지 100 나노미터 정도의 분자수준 범위에서 물질이나 기능성 구조물 그리고 소자를 만들고 그 특성을 조사하는 분야를 지칭한다. 한 물질이 나노 수준으로 크기가 감소하게 되면 기본적인 물리/화학적 특성이 확연히 달라지게 되고 양자역학적 특성을 나타나게 된다. 이러한 예는 양자점, 양자선, 나노입자, 나노튜브, 나노결정, 단분자막 등의 나노구조물을 이용하여 제작되는 분자전자소자나 분자수준의 센서와 같은 분야에서 잘 관측되고 있다[Nalwa, H. S., Handbook of Nanostructured and Nanotechnology, Academic Press, 2000]. 나노 구조를 갖는 재료를 실제에 응용하기 위해서는 실리콘 기판이나 플라스틱 기판과 같은 고체기질에 이들을 원하는 형태로 부착시켜 사용하는 방법이 가장 먼저 고려된다. 고체기질 상에서 나노구조물을 제조하는 방법으로는 랭무어-블로짓 방법 또는 분자 자기조립 방법을 이용한 단분자막의 제조법이 가장 일반적이다. 본 발명은 랭무어-블로짓 방법과 자기조립법을 동시에 이용하는 신규한 방법으로 다양한 고체기질 표면에 스페이서로 사용되는 물리흡착된 분자와 화학결합된 분자가 혼합된 단분자막을 형성하고 스페이서로 사용된 분자를 세척하여 제거하여 화학 결합된 특정 분자를 적절한 간격을 두고 분산시킨 자기조립 단분자막의 제조방법을 제공하는 데에 그 목적이 있다.*제조방법 상의 특징본 발명은 티올 유도체가 용해되어 있는 유기용액을, 강알칼리성 수용액에 떨어뜨려 랭무어-블로짓 박막을 형성하고, 그리고 티올과 화학적 결합을 이루는 금속원자가 포함된 고체기질에 상기 형성된 랭무어-블로짓 박막을 전이시켜 랭무어-블로짓 단분자막을 형성하는 자기조립 단분자막의 제조방법을 그 특징으로 한다.또한, 본 발명은 티올 유도체와 스페이서 분자가 용해되어 있는 유기용액을, 강알칼리성 수용액에 떨어뜨려 랭무어-블로짓 박막을 형성하고, 티올과 화학적 결합을 이루는 금속원자가 포함된 고체기질에, 상기 형성된 랭무어-블로짓 박막을 전이시켜 랭무어-블로짓 단분자막을 형성한 후에, 상기 랭무어-블로짓 단분자막을 세척하여 스페이서 분자를 제거하는 자기조립 단분자막의 제조방법을 포함한다.*특징 및 장점1)랭무어-블로짓 방법과 자기조립법을 조합하여 사용함으로써 티올기를 가지는 대부분의 유기 분자에 적용할 수 있음. 2)사용되는 스페에서 분자의 크기를 조절하여 분자간 간격과 배향을 조절할 수 있다는 것을 보여줌.3)단분자막의 제조는 순수한 자기조립 단분자막에서 제조할 수 없는 일정한 분자 가격을 가지는 균일한 단분자막을 제조할 수 있는 방법을 제공.4)분자 박막에서 분자간의 간격과 배향을 적절히 조절하는 기술은 분자 소자나 바이오 센서 등의 제조에 매우 유용한 기술.