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나노입자 배열조절…'블록형태' 3차원 입자 제작

금 나노입자 배열로 계면성질 제어…일반적 구 형태서 '탈피'
금 나노입자 첨가 전후 블록공중합체 입자의 구조변화 (a) 금 나노입자를 첨가하지 않은 화합물 'PS-b-P4VP(PDP)'로만 제조한 마이크로 입자. 구형의 입자가 만들어지고 내부에는 실린더 형태의 P4VP 도메인이 형성된다. (b) 직경 4nm의 금 나노입자를 첨가한 뒤 제조한 PS-b-P4VP 마이크로 입자. 표면에 규칙적인 구멍이 있는 볼록렌즈 형태의 입자가 형성되었으며, 실린더 채널들이 육각구조를 형성하고 있다.<사진=미래창조과학부 제공>

미래창조과학부(장관 최문기)는 김범준 KAIST 생명화학공학과 교수(왼쪽 사진)와 구강희 박사과정 연구원이 제작과정이 매우 까다로웠던 비구형 입자를 제작하는데 성공했다고 7일 밝혔다. 

김범준 KAIST 생명화학공학과 교수 <사진=미래창조과학부 제공>
나노입자는 물과 기름처럼 성질이 다른 물질의 경계면에서 융화를 돕는 계면활성제로 작용할 수 있다. 하지만 나노입자를 이용해 3차원 입자의 계면 특성을 선택적으로 조절하기 쉽지 않아 실제 원하는 모양의 입자 제작에 사용하는 데는 한계가 있었다.

물에 기름을 떨어뜨리면 기름은 가장 안정된 형태인 구형을 띠게 되는데 상대적으로 불안정한 비구형으로 만들려면 깎거나 압력을 가하는 외부공정이 필요했다. 

연구팀은 두 종류 이상의 서로 다른 고분자가 결합체인 블록공중합체가 포함된 기름 방울 표면에 금 나노입자의 나노배열을 선택적으로 위치시키는 방식으로 구가 아닌 독특한 구조의 형태로 만들어지는 자기조립 방법을 개발했다. 

연구팀은 금 나노 입자를 활용해, 계면의 성질을 제어하는데 성공했다. 이를 통해 볼록렌즈 외에도 럭비공, 아령 등 다양한 모양과 3차원 입자를 제작하는 데 응용될 수 있다. 

김 교수는 "이번 연구에서 개발된 나노입자 플랫폼을 이용해 새로운 전기적, 광학적 기능성과 구조를 지니는 3차원 형태의 마이크로입자 개발이 가능할 것"이라고 밝혔다.

이번 연구결과는 화학분야 국제학술지인 '미국화학지'에 7월 3일 게재됐다.
 
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