[과학TALK] 분자 정도로 얇은 나노 급 방수 필름을 개발 … 물 자외선만으로 “쉽게 제작”

입력 2020.09.12 06:00

러시아 연구원, “케루리쿠사린”분자로 나노 두께의 구현
“전자 기기 용 방수 필름 분자 필터 소재로 활용 가능”

케루리쿠사린 분자 꽃병 구조를 펼친 모습 (왼쪽)과이를 이용하여 만들어진 방수 필름 (오른쪽)을 원자 힘 현미경 (AFM)으로 관찰 한 모습 (아래) ./ 흔들리고 카라토 (Eurekalert)

두께가 분자 하나의 지름에 불과 방수 필름이 개발됐다. 연구자들은 주재료로 물이나 자외선만을 사용하여 비교적 간단하게 만들었습니다.

과학 전문 미디어 흔들리고 카라토 (Eurekalert)에 따르면 최근 러시아 민족 우호 대 (RUDN) 연구원은 “케루리쿠사린 (calixarene · 카루리쿠사렌) ‘라는 분자를 더 지어 필름으로 내구성을 높이는 데 성공했습니다 . 연구 성과는 국제 학술지 ‘머티리얼 투데이 통신 (Materials Today Communications)’에 6 월 온라인 게시 12 월 오프라인에서도 출판된다.

현재 널리 사용되고있는 생활용 및 산업용 방수 필름의 두께는 일반적으로 마이크로 미터 (μm · 100 만분의 1 미터) 수준 인 반면, 켈 채용 사린 필름의 두께는 0.8 ~ 1.5 나노 미터 (nm · 10 억분의 1 미터)이다. 원자의 직경 인 것이 옹스트롬 (Å · 1Å은 0.1nm)보다 10 배 정도 두꺼운 뿐이다.

10 개의 탄소 고리로 이루어진 케루리쿠사린. 바닥 (안쪽)에있는 4 개의 링은 물과 섞이지 않는 소수성 (소수성), 측면 (외측)에있는 6 개의 링은 물과 잘 섞이는 친수성 (친수성)을 가지고있다 . 연구팀은이 속성을 사용하여 필름을 만들었다 ./ 머티리얼 투데이 통신 (Materials Today Communications)

케루리쿠사린은 여러 탄소 원자와 수소 원자의 결합 된 탄화수소 화합물의 일종이다. 현재 에틸렌과 같은 산업의 원료를 생산하기위한 첨가제로 사용되고있다.

케루리쿠사린은 탄소로 구성된 육각형 링이 분자의 골격을 이루고 그 주위에 수소 원자가 붙어있는 구조를 가진다. 링의 수에 따라 종류가 세분화된다. 연구자가 사용한 케루리쿠사린 반지가 총 10 개 것이다.

이 분자의 하나 전체적인 모양은 꽃병처럼 생겼다. “케루리쿠사린 (calixarene)”라는 “calix”은 컵이나 유리를 의미한다 “chalice ‘에서 유래했다. 꽃병의 바닥 (안쪽)은 4 개, 가로 (외부)는 6 개의 링으로 구성되어있다.

케루리쿠사린의 주요 특징은 물과 잘 섞이는 친수성 (친수성)과 섞이지 않는 소수성 (소수성)을 동시에 가지고 있다는 점이다. 바닥의 ​​고리는 친수성 측면 링은 소수성을 가지고있다. 연구팀은이 특징을 최대한 활용하여 필름을 제작했다.

우선 케루리쿠사린 물질을 물속에 넣는다. 분자의 소수성 부분은 물과 최대한 멀어 위해 수면 위로 올라올. 친수성 부분은 수면 아래를 향한다. 꽃병이 뒤집힌 채 나란히 수면에 떠있는 셈이다. 결과적으로 상부는 소수성 부분 아래는 친수성 부분에 균등하게 배치 된 케루리쿠사린 층을 얻을 수있다. 소수성 부분으로 구성된면을 통해 방수 기능을 구현 한 것이다.

아직 균등 기재되어있는 개별 분자 인만큼 하나의 필름이 완성 된 것은 아니다. 연구팀은 특수 압축 도구를 이용하여 분자끼리 주로 결합시켰다. 다음 단계에서 자외선을 사용하여 결합 내구성을 높였다. 자외선은 적외선과 가시 광선에 비해 에너지가 강하게 케루리쿠사린 분자를 이루는 링의 결합을 끊을 수있다.

결합이 끊어져 분해 된 링은 주변의 다른 케루리쿠사린 분자에 달라 붙는다. 깨진 꽃병의 파편이 주변의 다른 꽃병에 집착하는 것이다. 그러면 케루리쿠사린 층을 이루는 분자가 모두 연결 됨으로써 하나의 얇은 필름이 완성된다.

연구팀은 “전자 기기의 방수 필름이나 원하는 분자를 크기별로 선별하는 분자 필터 소재로 활용할 수있다”고 설명했다. 아직 연구 단계 인만큼,이 영화의 상용화 추진 현황에 대해서는 언급되지 않았다. 대면 적화 생산 공정 구축, 방수 규격 인증 등을위한 추가 연구가 필요하다고 생각된다.

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