다이시아노피라진을 함유한 포르피린 랭뮈어-블로젯 박막의 제조 및 특성

Abstract

포르피린은 메탄 결합을 통해서 연결된 4개의 피롤 subunit으로 구성된 거대 헤테로 고리화합물이다. 최근에 포르피린과 포르피린 유도체는 자료저장, 광자, 광전자 공학 재료, 광역학적인 치료, 광전지, 그리고 화학적인 센서로서의 잠재적인 응용성 때문에 많은 관심을 받고 있다. 이런 포르피린 분자들의 실제 적용에 있어서 중요하게 고려되어야 할 점은 형성하는 박막들의 필요성에 있다. Langmuir-Blodgett (LB) 기술은 공기-물 계면을 이용하여 분자적으로 잘 배열되고, 잘 조립되는 박막을 제조하기 위해서 가장 선호되는 박막 형성 기술들 중의 하나이다. 그러나 실제로는 포르피린의 응집 때문에 LB 필름에 적합한 우수한 품질을 획득하기에는 어려움이 많이 따른다는 것을 알게 되었다. 그러므로 stearyl alcohol, stearamide, 그리고 arachidic acid와 같은 전달 촉진제들을 LB 필름의 품질을 향상시켜주기 위해서 포르피린과 함께 사용하였다. 본 연구에서는 소수성과 친수성을 나타내는 기판에 dicyanopyrazine-linked porphyrin (2-DCPP) Langmuir-Blodgett (LB) 필름의 누적을 위하여 전달 촉진제로서 arachidic acid (AA)의 영향력을 조사하였다. 친수성 기판에서의 LB 필름 누적의 경우, 기판의 액체 접촉라인과 기판 움직임의 방향간의 관계는 2-DCPP의 전이비를 결정하는데 있어서 가장 큰 영향을 끼쳤다. 이 경우에는 AA가 존재함에도 불구하고 2-DCPP LB 필름의 누적을 향상시키지는 못하였다. 그러나 소수성 기판에서는 AA가 2-DCPP의 누적을 상당히 향상시켰다. 2-DCPP의 용액과 LB 필름의 UV-visible 스펙트럼 비교를 통해서 LB 필름내의 포르피린 분자들의 응집 거동을 고찰하였다. 또한 소수성 기판에 연속적으로 누적된 2-DCPP/AA LB 필름의 엘립소메트릭 두께 측정과 UV-visible 스펙트럼 변화를 통해서 누적 공정에서의 재현성이 입증되었다. 산 증기 노출에 따른 2-DCPP/AA LB 필름의 Soret과 Q 밴드들의 UV-visible 스펙트럼과 photo-luminescence 스펙트럼 변화를 조사한 결과, dicyanopyrazine이 연결된 포르피린의 발색 시스템의 산 증기 검출 능력과 화학 센서로의 적용가능성을 증명하였다.; Porphyrin is a heterocyclic macrocycle comprised of four pyrrole subunits linked by methane bridges. Porphyrin and its derivatives have recently attracted much attention because of their potential applications in data storage, photonic and optoelectronic materials, photodynamic therapy, photovoltaic cells, and chemical sensors. One important consideration in applications of porphyrin molecules is the possibility of forming the organic molecules into thin films. The Langmuir-Blodgett (LB) technique is one of the most popular methods for fabricating molecularly well oriented and assembled thin films utilizing air-water interfaces. However, difficulties have been found in obtaining excellent quality for LB films of porphyrins due to the aggregation. Thus transfer promoters such as stearyl alcohol, stearamide, and arachidic acid have been incorporated with porphyrins to improve the quality of the LB films. In this study, we have investigated the influence of arachidic acid (AA) as a transfer promoter on the deposition of dicyanopyrazine-linked porphyrin (designated 2-DCPP) Langmuir-Blodgett (LB) films on both hydrophobic and hydrophilic substrates. In the case of LB deposition on hydrophilic substrate, the relationship between liquid contact line to the substrate and moving direction of the substrate is dominant in determining the transfer ratio of 2-DCPP. The presence of arachidic acid as a transfer promoter cannot improve 2-DCPP LB deposition on hydrophilic substrate. However, on hydrophobic substrate, deposition of 2-DCPP is significantly improved by the presence of arachidic acid. Comparison of UV-visible spectrum of 2-DCPP LB film with that of chloroform solution reveals that aggregation behavior of porphyrin molecules as LB film assembles. And then ellipsometric thickness measurement and UV-visible spectral change of continuously transferred 2-DCPP/AA LB films onto hydrophobic substrate have proved reproducibility in deposition process. Spectral changes have also been investigated the Soret and Q bands of UV-visible spectrum and photoluminescence spectrum of the 2-DCPP/AA LB film upon acid vapor exposure. These measurements demonstrated acid vapor sensing capability and chemical sensor application of the chromophoric systems of the dicyanopyrazine-linked porphyrin.