초분자 폴리다이아세틸렌 나노튜브 연구

Abstract

최근 분자들의 자기조립을 이용하여 리포솜 (liposome), 나노파이버 (nanofiber), 나노튜브 (nanotube) 및 나노플레이트 (nanoplate) 와 같은 기능성 나노구조체를 만드는 연구가 전세계적으로 활발히 이루어지고 있다. 특히 나노튜브는 센서, 엑츄에이터 (actuators), 전자 장치, 약물 전달물질, 조직 공학 등 다양한 분야에 응용되는 물질이다. 폴리다이아세틸렌 (polydiacetylene, PDA) 은 다른 공액고분자와는 달리, 자기조립된 다이아세틸렌 (diacetylene, DA) 단량체의 자외선 노광에 의해 만들어 지는 초분자 공액고분자이다. 폴리다이아세틸렌은 압력, 열, 유기 용매, 압력 등과 같은 자극에 의해 파란색에서 빨간색으로 색이 변하는 특징이 있다. 원형 구조로 된 다이아세틸렌의 경우 자기조립된 상태에서 자외선이나 열을 가하게 되면 쉽게 나노튜브 구조가 된다는 점과 튜브 내의 빈공간에 기체 흡착 등 센서로 사용될 가능성이 있기 때문에 최근들어 많은 과학자들이 원형 구조로 된 다이아세틸렌을 연구하고 있다. 본 연구에서는 우레탄(urethane) 그룹을 지니는 고리 모양의 다이아세틸렌 단량체 Macro-DA 11와 12를 합성하고 자기조립을 통하여 초분자 나노튜브 제조에 관한 연구를 수행하였다. 총 4단계의 합성 단계로 물질을 합성을 진행하고 각 물질은 1H NMR과 13C NMR로 합성이 잘되었음을 확인하였다. Macro-DA 11 단량체와 12 단량체 모두 비결정질이다. 두 단량체는 자외선 노광에 의해 폴리다이아세틸렌이 생성됨을 확인하였고, 자기조립에 의해 나노와이어가 잘 형성됨을 관찰하였다. 단량체를 녹이는 유기 용매와 녹지 않는 유기 용매를 사용한 재결정 방법으로 나노와이어가 만들어지는 것을 확인하였으며 자외선 노광에 의해 폴리다이아세틸렌이 만들어짐을 확인하였다. 거대고리 단량체의 중함에 의해 폴리다이아세틸렌이 생성되기 위해서는 분자수준에서 나노튜브 구조체를 지녀야 하기 때문에 본 연구에서 생성된 나노와이어도 분자수준에서는 나노튜브의 형태가 될 것으로 판단된다.