탄소나노튜브 투명전극상에서의 하이드로겔 미세패터닝 기술 개발

Abstract

본 연구에서는 Polyethylene glycol(PEG) 하이드로겔을 이용한 탄소나노튜브 투명전극상에서의 패터닝 기술을 개발하였다. 포토리소그래피 (photolithography) 공정을 사용함으로써 탄소나노튜브 박막 위에 밀도 높은 microwell구조의 polyethylene glycol 하이드로겔을 제작 할 수 있다. 소수성인 탄소나노튜브는 친수성인 PEG 하이드로겔로 둘러 쌓여 microwell 구조를 형성한다. 보다 효과적인 PEG 하이드로겔 패터닝 공정을 실현하기 위해, 기판을 3-(Trichlorosilyl)propyl methacrylate (TPM) 와 Octadecyltrichlorosilane (OTS) 용액으로 처리했을 때 패턴에 미치는 영향을 조사하였다. 또한 단백질의 고정과 electrochemiluminescence (ECL) 반응을 통하여 패턴된 탄소나노튜브의 바이오적합성과 전기전도성을 확인했고 다양한 응용으로서의 가능성을 살펴보았다. 단백질의 고정실험에서 단백질이 선택적으로 microwell의 탄소나노튜브 필름 위에만 흡착 되여 있는 것을 확인할 수 있었고, ECL 반응을 통하여 하이드로겔로 패턴된 탄소나노튜브가 안정된 빛을 내는 것을 확인했다. 이는 패턴닝된 탄소나노튜브가 여러 응용에 적합한 투명전극으로서 활용될 수 있음을 의미한다.; In this study, the development of polyethylene glycol (PEG) hydrogel microstructures led to the micropatterning of single-walled carbon nanotube (SWCNT) films. Polyethylene glycol was patterned in a process analogous to photolithography in order to manufacture high-density arrays of micrometer-scale hydrogel wells on SWCNT film surfaces. These microwells were composed of hydrophobic SWCNT films surrounded by hydrophilic PEG hydrogel walls within the microwells. Effects of PEG hydrogel microstructures on the micropatterning of SWCNT films were systematically investigated under different substrates prepared with 3-(trichlorosilyl)propyl methacrylate or octadecyltrichlorosilane solution. A characterization of protein adsorption and an electrochemiluminescence (ECL) reaction were performed to evaluate the biocompatible and electrical efficiency of the patterned SWCNT films in various applications. The proteins selectively adhered to the SWCNT surface inside the microwells, while adherent proteins were absent from the hydrogel walls. In the ECL reaction, the SWCNT films patterned with PEG hydrogel exhibited good, stable ECL behavior, a sign that patterned SWCNT films can be used as flexible and transparent electrodes.