트리페닐메탄 곁가지를 지니는 고분자를 이용한 미세패턴 형성기법 연구

Abstract

고체 기질 위에 초미세패턴을 만드는 기술은 IT, BT, NT 분야에서 다양한 응용가능성을 지닌다. 일반적으로, 고분자필름을 사용한 미세형광패턴 형성법은 용액현상과정(Wet-Developing Process)이 필요한 2단계 공정(Two-step Procedure)이다. 그러나 이러한 2단계 공정법은 근본적인 단점을 지닌다. 예를 들면, 소수성의 고분자 필름과 친수성 용매에 녹아있는 형광염료를 사용하게 되면 고분자와 형광염료가 표면에서만 반응하는 단점을 지니고 있다. 또한 이렇게 표면에서만 반응하는 문제를 해결하기 위해 유기용매에 녹아있는 형광염료를 사용한다면 고분자 필름이 녹아버리는 문제가 생긴다. 반대로 친수성의 고분자 필름과 소수성 용매에 녹아있는 형광염료를 사용할 때에도 비슷한 문제점을 지닌다. 이러한 2단계의 형광패턴 형성법의 문제점을 극복하기 위해 전구체(Precursor)를 이용한 형광패턴 형성방법을 연구하였다. 전구체를 이용한 패턴 형성방법의 핵심은 용액현상과정을 없애고 고분자 필름의 표면에서 바닥까지 빛이 조사된 부분에는 동일하게 형광물질이 생성되는 것이다. 전구체를 지니는 고분자 필름에 자외선을 노광하면 빛이 조사된 부분에만 선택적으로 전구체가 형광을 발현하여, 별도의 용액현상과정 없이 미세형광패턴을 만들 수 있다. 형광패턴을 만들기 위한 전구체로는 트리페닐메탄 유도체를 사용하였고, 고분자의 주쇠에 트리페닐메탄 전구체가 포함되도록 고분자를 설계하였다. 세 가지 종류의 트리페닐메탄 유도체를 지니는 고분자를 합성하여 254 nm 자외선을 사용하여 노광한 결과, Polymer-1과 Polymer-2의 경우 형광의 세기가 약하고 이미지가 잘 구현되지 않았으나 Polymer-3은 그 형광 세기가 밝고 선명하며 좋은 형광패턴 이미지를 구현할 수 있었다.; Fluorescence patterning was probed with acrylate polymers having pendant triphenylmethane derivatives as precursor chromophores. Photoinduced oxidation of the substituted triphenylmethanes of the polymers resulted in the generation of fluorescent ionic species. Patterned fluorescence images were obtained when the polymer film was subjected to the photomasked 254 nm UV irradiation. The rate and quality of the patterned images were found to be dependant on the substituents on the triphenylmethane group. Thus, poor images were obtained when the carbonyl groups besides an amine deprived an electron of the amine group. And also, poor images were obtained with the polymer derived from the H-substituted triphenylmethane derivative due to the inefficient oxidation of the chromophore. In contrast, photomasked UV irradiation of a thin polymer film derived from the CN-substituted triphenylmethane derivative afforded fast (1 sec. irradiation) and finely resolved patterned fluorescence images.