| 학회 | 한국고분자학회 |
| 학술대회 | 2004년 가을 (10/08 ~ 10/09, 경북대학교) |
| 권호 | 29권 2호, p.216 |
| 발표분야 | 고분자 구조 및 물성 |
| 제목 | 원통형 나노구조를 형성하는 블록공중합체의 박막 두께에 따른 나노구조의 변화 |
| 초록 | 화학적으로 서로 다른 두 블록이 공유결합에 의해 연결된 이중 블록 공중합체는 각 블록의 분자량과 화학적 특성에 의해서 구형, 원통형, 판상형 등의 다양한 나노구조를 형성한다. 벌크에서와는 달리, 블록 공중합체 박막의 경우는 박막 두께, 기판과 각 블록간의 계면 에너지, 각 블록의 표면 에너지 등에 의하여 나노구조의 형태, 배향 등이 다르게 형성될 수 있다. 예를 들어, 벌크에서 원통형 나노구조를 형성하는 블록 공중합체는 박막두께에 따라 기판에 대해서 수직 배향 또는 수평 배향의 원통형 나노구조를 형성할 수 있을 뿐만 아니라 구멍을 갖는 판상형 구조(perforated layer)를 형성할 수 있다. 본 연구에서는 벌크에서 원통형 PVP 나노구조를 형성하는 polystyrene-poly(4-vinyl pyridine), PS-PVP, 이중 블록 공중합체를 스핀코팅으로 다양한 두께의 박막을 실리콘 웨이퍼 등과 같은 기판에 제조하여, 형성된 나노구조를 FE-SEM, TEM, AFM 등으로 분석하였다. 또한, 형성된 PVP 나노구조에 나노입자 선구물질(precursor)을 선택적으로 도입하고 플라즈마 처리로 나노입자를 합성함과 동시에 블록 공중합체를 제거하여 다양한 나노입자의 배열을 유도하였다. PS-PVP 블록 공중합체(PS 분자량 47600 g/mol, PVP 분자량 20900 g/mol)를 DMF에 용해시켜 2.5 wt% 용액을 제조한 후, 이 용액으로부터 스핀속도를 조절하면서 스핀코팅으로 PS-PVP 박막을 실리콘 웨이퍼 위에 제조하였다. 이 박막을 진공하에 PS 블록과 PVP 블록의 유리전이온도 이상인 180 °C에서 36 h 동안 열처리하여, 상분리를 유도하였다. PS-PVP 박막에서 두께차이에 의하여 여러 형태의 나노구조를 보였는데, 그림 1은 PS 구멍을 갖는 PVP 판상형 구조(perforated layer)를 형성한 박막으로부터 금 나노입자가 실리콘 웨이퍼 위에 제조된 FE-SEM 사진이다. 즉, 구멍을 갖는 PVP 판상형 구조에 선택적으로 금 나노입자의 선구물질인 HAuCl4를 도입하고, 산소 플라즈마 처리에 의하여 금 나노입자를 생성시키면서 블록 공중합체는 제거됨으로써 블록 공중합체가 가졌던 나노구조와 동일하게 금 나노입자의 배열이 제조된 것이다. 그림 1에서 밝게 보이는 부분이 금 나노입자들이 뭉쳐서 그물 형태를 보이는 것으로 원래의 구멍을 갖는 판상형 구조의 형태가 유지되었음을 확인할 수 있다. 박막 두께를 조절하여, 수직 배향 또는 수평 배향의 원통형 나노구조를 이용하여 금 나노입자의 다른 배열도 제조가 가능하다. Fig. 1. FE-SEM image of induced aggregation of Au nanoparticles from the perforated nanostructure in thin films of PS-PVP diblock copolymers. |
| 저자 | 진선희1, 윤상현2, 손병혁1 |
| 소속 | 1서울대, 2포항공과대 |
| 키워드 | 블록공중합체; 박막; 나노구조; 나노입자 |
