• Title/Summary/Keyword: 자기조립

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자기조립 나노구조체의 단위체 구조 연구

  • Yu, Yeong-Jae;Jo, Yeong-Beom;Lee, Min-Jun;Sin, Seok-Min
    • Proceeding of EDISON Challenge
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    • pp.32-39
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    • 2015
  • 최근 펩티드를 포함한 다양한 물질들의 자기조립 (self-assembly) 나노구조체에 대한 연구들이 많이 진행되고 있다. 이는 이러한 분자들로 구성된 구조체들이 환경친화적이며, 생체 나노구조체를 묘사함을 통해 세포소기관의 기능 역시 모방할 수 있다고 기대되기 때문이다. 만약 분자 수준에서 자기조립을 형성하는 단위체를 살펴본다면 자기조립 나노 구조를 개발하는 방법에 대한 통찰을 얻을 수 있을 것이다. 본 연구에서는 최근에 Wen Li 그룹에서 개발한 쉽게 합성할 수 있는 자기조립 펩티드의 적합성을 분자 수준에서 규명하였다. 이를 위해 복제계-맞바꿈 분자 동역학 시뮬레이션 (replica exchange molecular dynamics simulation)을 통해 구조를 샘플링 (sampling)하였고, 얻어진 구조들을 평균 제곱근 편차 (root mean square deviation, RMSD)를 기준으로 클러스터링하였다. 그 결과로 매우 우세한 상대빈도를 보이는 하나의 구조를 얻었으며, 그 구조가 탄소 골격과 잔기의 배열의 측면에서 자기조립 펩티드로 사용되기에 적합함을 규명하였다.

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자기조립 특성을 이용한 공정 및 응용소자 개발

  • Lee, Jae-Gap
    • Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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    • pp.52-52
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    • 2012
  • 최근 선진국을 중심으로 제조기술의 산업혁명이라고 불릴 정도로 큰 파급효과가 기대되는 자기조립기반의 산업공정기술을 확보하기 위한 많은 노력과 연구들이 활발하게 진행되고 있다. 자기조립(Self-Assembly) 현상은 자연에서 일어나는 자발적인 힘으로 원자 또는 분자 단위까지 구조물을 제어하고 bottom-up 방식(상향식: 원자/분자 스케일의 나노구조를 배열/조립하여 원하는 형태의 패턴을 만들어 내는 방식)으로 원하는 구조물을 설계/제작할 수 있는 능력을 가지고 있다. 기초적인 과학으로부터 출발한 자기조립기술은 최근 자기조립 응용개발에서 많은 성과를 이루어내면서 산업화 가능성을 크게 하고, 과학계와 산업계의 많은 관심을 불러일으키고 있다. 반도체 산업기술을 예측하는 ITRS 로드맵(2005년)에 의하면 directed self-assembly 방법이 새로운 미래 패터닝 기술로 개발되어 2016년경에 사용되고, 자기조립소재로 제작된 다양한 응용소자들은 새로운 미래소자로 개발될 것으로 예상하고 있다. 이에 맞추어 국내 기업들도 diblock copolymer를 이용한 나노패터닝 기술 확보를 위한 연구를 진행하고 있다. 또한 IBM은 자기조립기술을 반도체공정에 실험적으로 적용하여 자기조립기술이 생산 공정에 부분적으로 적용될 가능성이 크다는 것을 보여주었다. 산업계와 함께 학계의 연구센터에서는 산업화를 위한 자기조립 집적화 공정(Integrated process) 개발을 이루기 위하여 체계적으로 연구를 실시하고 있다. 미국의 Northeastern 대학의 CHN(Center for high-rate Nanomanufacturing) 연구센터는 자기조립 집적화에 용이한 새로운 개념의 소자를 제안하고 이를 집적화하기 위한 다양한 공정을 개발하고 있으며, Wisconsin 대학의 NSEC(Nanosacle Science and Engineering Center) 연구센터는 diblock copolymer를 이용한 나노패터닝 기술 개발에서 획기적인 결과를 도출하여 산업계에 적용될 가능성을 높이고 있다. 이와 같은 결과들로부터 앞으로의 자기조립기술에 대한 연구는 3차원 구조물을 제작할 수 있는 집적화 공정에 집중될 것이고, 이를 위하여 새로운 개념의 단순한 구조의 응용소자개발도 함께 추진될 것으로 판단된다. 또한 실용 가능성이 큰 집적화 공정으로 개발하기 위하여 기존의 top-down 방식을 접목한 bottom-up 방식의 자기조립 집적화 공정이 개발될 것으로 예상하고 있다. 이와 함께 자기조립공정은 반복되는 구조를 쉽게 제작할 수 있는 장점을 가지고 있어 다양한 응용소자 [태양전지(solar cell), 연료전지(fuel cell), 유연성 있는 전자기기(flexible electronics), 화면표시 장치(display device)] 제작에 쉽게 이용되어 새로운 산업을 창출할 수 있는 가능성을 보이고 있다. 본 자기조립 연구 센터에서는 이와 같은 자기조립 특성을 제조공정에 적용하여 혁신적인 제조공정기술을 확보하고자 연구를 진행하고 있다. 그러므로 본 발표에서 이와 같은 연구 흐름과 함께 본 센터에서 진행하고 있는 자기조립 제조방법을 소개하고자 한다. 이와 함께 자기조립방법을 이용하여 제작된 다양한 응용소자 개발 결과를 발표하고, 이를 top-down 방식과 접목하여 집적화공정으로 개발하는 전략을 함께 소개하고자 한다.

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고성능 유기박막트랜지스터의 개발에 필요한 고품질 자기조립단분자막의 패턴 제작

  • Choe, Sang-Il;Kim, Seong-Su
    • Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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    • pp.111-111
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    • 2011
  • 유기박막트랜지스터는 각 박막계면의 접촉성에 따라 그 성능이 좌우 된다는 것은 널리 알려진 사실이다. 이 때문에 계면간의 접촉성 및 결함을 최소화 하고 효율적인 패턴 형성을 위해 자기조립단분자막의 이용이 최근에 많이 시도되고 있다. 고품질 자기조립단분자막의 제작을 위해 RCA 세척을 통해 웨이퍼 표면에 OH기를 도입 보다 완벽한 단분자막의 형성을 촉진 하였으며 패턴제작은수분이엄격이조절된환경에서 alkyilsilane과 aminosilane 자기조립단분자막을 각각 ${\mu}CP$과 용액공정을 통해 시도되었다. 이 과정에서 물리적 흡착이나 OH기 부족으로 생성된 결함을 보안하기 위하여 SC1용액을 사용 단순 물리흡착된 자기조립단분자 물질의 제거와 다시 OH기 도입 용액공정을 통해 자기조립단분자막 형성을 반복적으로 실시하였다. 그 결과 자기조립단분자막의 결함이 최소화 되었고 자기조립단분자막의 질에 따라 유기전극재료 증착 시 선택적인 성장 과 형성된 유기전극재료 층의 형상이 다르게 관찰 되었다. 이런 반복적인 용액공정을 통해 결함이 최소화된 고품질 자기조립단분자막은 박막계면 간 옴성접촉을 형성하여 유기박막트랜지스터 제작 시 성능 향상이 기대되어진다.

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STM Study of Self Assembled Monolayer Formed from Binary Mixtures of Substituted Alkyl Chains (치환된 알킬 사슬 혼합물의 자기조립 단분자막 구조지 STM 연구)

  • Son S.B.;Lee H.;Jeon I.C.;Hahn J.R.
    • Journal of the Korean Vacuum Society
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    • v.15 no.2
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    • pp.145-151
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    • 2006
  • The molecular assembly of p-iodo-phenyl octadecyl ether (I-POE), p-iodo-phenyl docosyl ether (I-PDE) and a binary mixture of these two molecules on graphite has been studied using a scanning tunneling microscope. Each molecular system self-assembles on the graphite surface to form a stable monolayer with a head-to-tail configuration. For the binary system, the I-POE and I-PDE molecules do not mix on the surface, preferring instead to form isolated monolayer domains. Here, the I-POE molecules are preferentially adsorbed on the graphite surface, due to the effects of alkyl chain length and the functional group on the monolayer structure.

Self-Assembly of Supramolecular Liquid Crystalline Materials (초분자 액정 자기조립체)

  • 이수림;윤동기;정대환;정희태
    • Polymer Science and Technology
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    • v.15 no.3
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    • pp.296-302
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    • 2004
  • 최근 분자들의 자기조립 현상을 나노-바이오 소자 개발에 응용하는 연구가 활발히 진행되고 있으며, 이러한 응용을 위한 대표적인 자기조립체로는 양친성 계면활성제, 블록공증합체, 콜로이드와 초분자체를 들 수 있다. 대부분의 콜로이드가 구형 모양으로 vander Waals interaction에 의하여 3-D결정 (crystal) 형태의 자기조립구조를 형성하는 반면에, 콜로이드를 제외한 대부분의 자기조립체는 적정 조건에서 액정 (liquid crystals), 결정 (crystal) 및 무정형 (amorphous)을 형성한다. 적용하고자 하는 응용의 범위와 재료의 특성에 따라서 각 상태 (phase)를 이용할 수 있으나, 액정상을 이용하는 것과 결정상을 이용하는 경우가 대부분이다. (중략)

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Self-assembly of Retinoic Acid-conjugated Poly(Amino Acid)'s Derivative (레티노익산이 접목된 폴리아미노산 유도체의 자기조립 현상)

  • Han, Sa Ra;Lee, Hyeongyeong;Kim, Hee-Jin;Cho, Yoon Na;Lee, Seung-Jun;Zhoh, Choon-Koo;Jeong, Jae Hyun
    • Journal of the Society of Cosmetic Scientists of Korea
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    • v.42 no.4
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    • pp.433-440
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    • 2016
  • In this study, a poly (amino acid)s derivative grafted with retinoic acids, which could form self-assemblies in an aqueous solution, was successfully synthesized. The synthesized amphiphilic poly (amino acid)s were controlled with 5, 10, 30 mol% substitution of retinoic acid. Then, the amphiphilic poly (amino acid)s were self-assembled by inter/intra molecular stacking of retinoic acids in an aqueous solution. Also, the increasing the degree of substitution (DS) of retinoic acids decreased the size of self-assembled nanoparticles and induced structural transition to bilayer structure from spherical structure. The retinol was stably encapsulated into a core of self-assembled nanoparticle with 10 mol% of DS. This strategy to prepare the self-assemblies of amphiphilic polyaspartamide will serve to improve the efficiency of targeted delivery for a functional cosmetic with various biological modalities.

Electrochemical characterization of 3-mercaptopropionic acid self-assembled monolayer for urea sensor (요소센서를 위한 3-mercaptopropionic acid 자기조립 단일층의 전기화학적 특성 분석)

  • Yun, Dong-Hwa;Song, Min-Jung;Kim, Jong-Hoon;Kang, Moon-Sik;Min, Nam-Ki;Hong, Suk-In
    • Proceedings of the KIEE Conference
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    • pp.1579-1581
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    • 2004
  • 바이오센서는 효소(enzyme), 생분자(biomolecule), 항체(antibody), 세포(cell) 등의 biological agent를 인지 물질(recognition material)로 하여 측정하고자하는 분석 대상(analyte)과 높은 선택성으로 반응을 일으키게 하여 그 결과를 기존의 물리, 화학센서로 감지 해내는 방식이므로 기존의 의료용 화학센서를 대체하는 추세이다. 바이오센서가 기존의 센서와 구별되는 점은 생물질의 선택적인 반응 및 결합을 이용하는 것이므로 바이오센서의 실용화에 있어서 가장 중요한 것은 생체 반응 물질의 고정화 기술과 고정화막의 선택이라 할 수 있다. 일정전압법을 이용한 요소센서는 많이 연구되어 오고 있으나 낮은 농도에서의 감도저하에 따른 단점으로 상용화에 이르지 못하고 있다. 본 논문은 요소센서의 이용하기 위한 고정화막으로 3-mercaptopropionic acid 자기조립 단인층의 전기화학적 특성을 고창하였다. 자기조립 단일층은 직접적인 전자전달로 인하여 낮은 요소 농도에서 뛰어난 강도와 빠른 반응 시간을 보였으며, 특히 다공질 실라콘을 기질로 사용한 경우 평면 전극 보다 약 3배의 감도 증가 효과를 가져왔다. 자기조립 단일층의 표면 분석은 X-ray photoelectron spectroscopy(XPS)를 이용하였다.

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The Study on property of electrical conduction through variable tip-distance Using STM (STM 탐침과 니트로벤젠 분자 사이의 거리변화에 따른 전기전도 특성 연구)

  • Lee, Nam-Suk;Choi, Won-Suk;Chang, Jeong-Soo;Kwon, Young-Soo
    • Proceedings of the KIEE Conference
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    • pp.1390-1391
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    • 2006
  • 본 연구에서는 전도성 분자로 잘 알려진 4,4-Di(ethynyl phenyl) -2'-nitro-1-(thioacetyl)-benzene(nitro - benzene) 분자를 Au (111) 표면에 자기조립하고, ultra high vacuum scanning tunneling microscopy (UHV-STM)을 사용하여 STM tip과 sample 사이의 거리를 변화시키면서 전기전도 특성을 측정하였다. Au 기판제작은 연증착시스템 (Thermal Evaporation System)으로 제작하였으며, piranha 용액 ($H_{2}SO_{4}\;:\;H_{2}O_{2}$=3:1)을 사용하여 전치리한 후, 자기조립 단분자막 (SAMs)을 형성하였다. 먼저 1-octanethiol을 ethanol solution용액 1 mM/L 농도에서 24시간 동안 자기조립한 후에, ethanol를 solution 용액으로 이용하여 nitro-benzene를 0.1 nM/L 농도로 암실에서 30분간 자기조립 하였다. 자기조림 후 solution을 제거하기 위해 에탄올로 세척하여 $N_2$로 건조시켰다. 이 조건하에서 UHV-STM을 사용하여 nitro-benzene SAMs의 실시간 모폴로지의 변화에 따른 nitro-benzene의 전기전도 특성을 STM tip - SAMs - Au 기판의 수직구조로 STM tip과 nitro-benzene의 거리를 변화시키면서, tunneling current을 조사하였다. 측정 결과 Z-position 변화에 대한 tunneling current와 resistance의 변화를 확인할 수 있었다.

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Electrostatic Self-assembled Multilayer Fabrication of Polyelectrolytes (고분자전해질을 이용한 자기조립 다층박막의 제조)

  • 이택승;양창덕;안흥기;나종호
    • Proceedings of the Korean Fiber Society Conference
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    • pp.1-3
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    • 2002
  • 고분자전해질의 교대흡착을 통하여 고분자 박막을 제조하는 기법은 고분자 자기조립 (polymer self-assembly)의 새롭고 다양한 분야에 응용될 수 있는 방법이다. 전하를 갖는 여러 종류의 고분자가 이 방법에 사용되어질 수 있으며, 여기에는 일반적으로 알려진 고분자전해질뿐만 아니라, 복잡한 구조의 기능단을 갖는 고분자전해질, DNA와 단백질과 같은 생체고분자 등이 포함되어 있다. (중략)

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