| 초록 |
산성분자막은 bulk와 다르게 크기가 극소형이고 높은 고집적화가 가능하다.이러한 특성을 이용하여 산성분자막의 여러 이온들에 대한 이온 흡착 선택성이연구되었다. 한편, Yates등은 단결정 플래티늄을 처리하여 표면이 1개 원자크기를 갖는 계단구조를 만들었다. 자외선에 의해 분해된 산소원자가 계단의 수평부분이 아니라 대부분 수직부분을 따라 일산화탄소와 반응하여 이산화탄소를 생성한다는 것을 보였다. 이는 표면의 굴곡을 이용하여 반응분자가 목표물과만 반응하도록 제어한 것으로 표면의 배열이 반응에 매우 중요한 요인임을 알려준다.본 연구에서는 이와같이 중요한 표면배열이 액상반응에서는 어떠한 영향을 미치는가를 조사하였다. 중금속이온과 반응성이 있는 분자들이 반응성이 없는 분자들과 함께 존재하는 경우, 즉 표면분자배열이 변하는 경우에 이온 흡착에 미치는 영향을 알아보았다. 중금속 이온과 반응성이 있는 분자(stearic acid; StH)와 없는 분자(stearyl alcohol; StOH)가 잘 섞임을 조성에 따른 혼합자유에너지와 FTIR spectra로부터 알 수 있다. Isotherm으로부터 구한 혼합자유에너지의값이 모두 음으로 자발적인 혼합임을 알 수 있다. FTIR spectra에서는 carbonylstretching (C=O) peak의 위치가 StOH의 조성이 증가함에 따라 high frequencyregion으로 이동하게 되고, CH2 scissoring band (1470㎝-1부근)의 peak가 순수한경우에는 doublet이고 알콜이 혼합됨에 따라 singlet으로 변한다는 것이다. 또한,carboxylate(νCOO-Cd) stretching band와 carbonyl stretching (C=O) band의면적을 기준으로 StH 조성에 따른 캐드뮴이온의 흡착도가 몰농도비가 선형관계가 아니다는 것이다. 캐드뮴이온의 흡착도가 순수한 StH에서 85:15(StH:StOH)까지는 이온 흡착도가 유지되는데 80:20 에서는 이온 흡착도가 반 가까이 감소하는 특이한 현상을 보였다. Stearyl 분자들은 hexagonal close-packedmonolayer를 형성한다는 사실과 두 분자들이 이상적으로 혼합한다는 가정하에서 Monte-Carlo simulation을 행하여 원인을 규명하였다. StH의 비율이 0.85까지는 StH 분자의 주변이 대부분 StH 분자들로 이루어져 있었다. 하지만 StH의비율이 0.80에서는 StH 분자의 주변에 StH 분자와 존재하는 것보다 StOH 분자와 인접하는 경우가 더 많다. 이는 놀랍게도 캐드뮴이온의 흡착도가 갑자기 감소하는 부분과 일치한다. 이로부터 분자들이 주변에 어떠한 분자들이 존재하는가, 다시 말해 표면분자배열이 어떻게 되어있는가가 이온 흡착에 아주 중요한요인임을 알 수 있다. 이 결과는 앞으로 촉매 반응의 매커니즘 규명과 여러 표면 성질변환 공정의 효율성을 평가하는데에 적용할 수 있을 것이다.
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