• EDISON SW 활용 경진대회 논문집
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• 제4회(2015년)
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• pp.32-39
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• 2015

최근 펩티드를 포함한 다양한 물질들의 자기조립 (self-assembly) 나노구조체에 대한 연구들이 많이 진행되고 있다. 이는 이러한 분자들로 구성된 구조체들이 환경친화적이며, 생체 나노구조체를 묘사함을 통해 세포소기관의 기능 역시 모방할 수 있다고 기대되기 때문이다. 만약 분자 수준에서 자기조립을 형성하는 단위체를 살펴본다면 자기조립 나노 구조를 개발하는 방법에 대한 통찰을 얻을 수 있을 것이다. 본 연구에서는 최근에 Wen Li 그룹에서 개발한 쉽게 합성할 수 있는 자기조립 펩티드의 적합성을 분자 수준에서 규명하였다. 이를 위해 복제계-맞바꿈 분자 동역학 시뮬레이션 (replica exchange molecular dynamics simulation)을 통해 구조를 샘플링 (sampling)하였고, 얻어진 구조들을 평균 제곱근 편차 (root mean square deviation, RMSD)를 기준으로 클러스터링하였다. 그 결과로 매우 우세한 상대빈도를 보이는 하나의 구조를 얻었으며, 그 구조가 탄소 골격과 잔기의 배열의 측면에서 자기조립 펩티드로 사용되기에 적합함을 규명하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제46권1호
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• pp.1-6
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• 2008

블록공중합체(block copolymer)는 각 고분자 블록의 상대적인 조성비와 분자량에 따라 구, 실린더, 라멜라 등의 다양한 자기조립 나노구조를 형성하는 것으로 알려져 있다. 최근에는 블록공중합체의 자기조립 나노구조를 이용하여 나노복합재료, 포토닉 크리스탈, 나노선, 자기저장매체, 플래시 메모리 소자 등에 적용하려는 연구들이 활발히 진행되고 있다. 그러나 자연적으로 형성되는 블록공중합체 나노구조는 수많은 결함구조들을 포함하고 있어 실제 소자 적용에 큰 걸림돌이 되고 있다. 블록공중합체 나노구조의 실제적인 응용을 위해서는 박막상태의 시료 내에서 나노구조의 배향과 배열을 원하는 형태로 조절할 수 있는 공정의 확립이 선행되어야 한다. 즉, 블록공중합체의 자기조립을 나노기술분야에 적용하기 위해서는 대면적으로 완벽히 제어된 블록공중합체 나노구조를 구현하는 것이 필요하다.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2012년도 춘계학술발표대회
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• pp.52-52
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• 2012

최근 선진국을 중심으로 제조기술의 산업혁명이라고 불릴 정도로 큰 파급효과가 기대되는 자기조립기반의 산업공정기술을 확보하기 위한 많은 노력과 연구들이 활발하게 진행되고 있다. 자기조립(Self-Assembly) 현상은 자연에서 일어나는 자발적인 힘으로 원자 또는 분자 단위까지 구조물을 제어하고 bottom-up 방식(상향식: 원자/분자 스케일의 나노구조를 배열/조립하여 원하는 형태의 패턴을 만들어 내는 방식)으로 원하는 구조물을 설계/제작할 수 있는 능력을 가지고 있다. 기초적인 과학으로부터 출발한 자기조립기술은 최근 자기조립 응용개발에서 많은 성과를 이루어내면서 산업화 가능성을 크게 하고, 과학계와 산업계의 많은 관심을 불러일으키고 있다. 반도체 산업기술을 예측하는 ITRS 로드맵(2005년)에 의하면 directed self-assembly 방법이 새로운 미래 패터닝 기술로 개발되어 2016년경에 사용되고, 자기조립소재로 제작된 다양한 응용소자들은 새로운 미래소자로 개발될 것으로 예상하고 있다. 이에 맞추어 국내 기업들도 diblock copolymer를 이용한 나노패터닝 기술 확보를 위한 연구를 진행하고 있다. 또한 IBM은 자기조립기술을 반도체공정에 실험적으로 적용하여 자기조립기술이 생산 공정에 부분적으로 적용될 가능성이 크다는 것을 보여주었다. 산업계와 함께 학계의 연구센터에서는 산업화를 위한 자기조립 집적화 공정(Integrated process) 개발을 이루기 위하여 체계적으로 연구를 실시하고 있다. 미국의 Northeastern 대학의 CHN(Center for high-rate Nanomanufacturing) 연구센터는 자기조립 집적화에 용이한 새로운 개념의 소자를 제안하고 이를 집적화하기 위한 다양한 공정을 개발하고 있으며, Wisconsin 대학의 NSEC(Nanosacle Science and Engineering Center) 연구센터는 diblock copolymer를 이용한 나노패터닝 기술 개발에서 획기적인 결과를 도출하여 산업계에 적용될 가능성을 높이고 있다. 이와 같은 결과들로부터 앞으로의 자기조립기술에 대한 연구는 3차원 구조물을 제작할 수 있는 집적화 공정에 집중될 것이고, 이를 위하여 새로운 개념의 단순한 구조의 응용소자개발도 함께 추진될 것으로 판단된다. 또한 실용 가능성이 큰 집적화 공정으로 개발하기 위하여 기존의 top-down 방식을 접목한 bottom-up 방식의 자기조립 집적화 공정이 개발될 것으로 예상하고 있다. 이와 함께 자기조립공정은 반복되는 구조를 쉽게 제작할 수 있는 장점을 가지고 있어 다양한 응용소자 [태양전지(solar cell), 연료전지(fuel cell), 유연성 있는 전자기기(flexible electronics), 화면표시 장치(display device)] 제작에 쉽게 이용되어 새로운 산업을 창출할 수 있는 가능성을 보이고 있다. 본 자기조립 연구 센터에서는 이와 같은 자기조립 특성을 제조공정에 적용하여 혁신적인 제조공정기술을 확보하고자 연구를 진행하고 있다. 그러므로 본 발표에서 이와 같은 연구 흐름과 함께 본 센터에서 진행하고 있는 자기조립 제조방법을 소개하고자 한다. 이와 함께 자기조립방법을 이용하여 제작된 다양한 응용소자 개발 결과를 발표하고, 이를 top-down 방식과 접목하여 집적화공정으로 개발하는 전략을 함께 소개하고자 한다.

• 기계저널
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• 제57권10호
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• pp.48-52
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• 2017

이 글에서는 공간적으로 형상 제어된 나노구조물의 자기조립화(self-assembly)를 이용하여 고용량의 이온흐름이 가능한 나노전기수력학 기술에 대한 소개와 더불어, 이를 활용한 이온 다이오드, 고효율 마이크로 믹서, 이온농도차 발전 응용 및 향후 생체 내 이온검출 센서, 인체 삽입형 디바이스, 뇌-기계 인터페이스 연구에 대한 전망을 소개하고자 한다.

• 기계저널
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• 제50권1호
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• pp.42-45
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• 2010

나노구조물이 스스로 원하는 형태를 형성하는 자기조립현상은 최근 차세대 미세공정 기술로서 많은 관심을 끌고 있다. 현재 자기조립현상을 야기하는 다양한 메커니즘들을 체계화하기 위한 여러 해석 연구들이 진행되고 있으며, 이는 효율적인 제어 기술 개발을 유도하여 자기조립현상의 성공적인 활용성을 보장할 것이다.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2011년도 춘계학술발표대회
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• pp.25.3-25.3
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• 2011

반도체형 가스센서의 가스 감응은 산화물 표면과 주변 가스와의 화학적 반응에 기인한 것이므로 나노 크기의 감응물질 입자를 합성하여 비표면적을 넓히려는 연구가 많이 진행되어 왔다. 일반적으로 감응 물질의 크기가 나노 스케일로 감소하면 가스 감응 특성이 증가하지만, 심한 응집으로 가스 확산이 어려워 가스 감응 특성이 저하되게 된다. 따라서 비표면적이 크면서도 응집이 덜한 나노 구조체가 산화물 가스 센서에 이용되어 왔다. 특히 중공구조는 응집이 적고 가스확산이 용이하며 큰 비표면적을 가지기 때문에 널리 연구되어진 나노구조체이다. 한편 산화철은 친환경적인 n-type 반도체로써 에너지 저장소, 촉매, 리튬-이온 배터리의 양극물질, 가스센서 등의 응용분야에 널리 이용되고 있다. 본 연구에서는 Solvothermal에 의한 자기조립 방법으로 산화철 중공구조를 합성하고 기능화를 위해 귀금속 촉매인 Pt를 첨가하였다. $400^{\circ}C$에서 에탄올 가스에 대한 가스 감응 측정을 통해 대조군인 산화철 응집체와 나노 스케일의 구에 비해 중공구조가 가스 감응에 유리함을 보고한다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제53권6호
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• pp.798-801
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• 2015

Cadmium telluride(CdTe) 나노입자의 자기조립으로 형성된 나노구조체는 독특한 특성 때문에 여러 분야에서 활발히 연구되고 있다. 나노구조체의 광학적, 물리적 특성은 물질 형태에 크게 의존하기 때문에 나노구조를 제어하는 기술은 나노과학 분야에서 가장 핵심적인 요체이다. 이번 실험에서 각 나노입자의 자기조립을 통해 나노선이 제조됨을 확인하였다. 안정제로 사용된 thioglycolic acid(TGA)와 Cd 이온의 비율을 기존의 2.4:1에서 1.3:1로 낮추어 CdTe 나노선을 합성 하였다. 자기조립을 통해 생성된 나노입자는 곧고 긴 형태였으며 다결정을 이루고 있었다. 이렇게 합성된 나노선은 투과전자현미경(TEM)과 주사전자현미경(SEM)으로 관찰하였으며, 작게는 500 nm에서 크게는 $10{\mu}m$ 이상의 곧고 긴 나노선이 합성된 것을 확인할 수 있었다.

• 한국고분자학회지:고분자과학과기술
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• 제15권3호
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• pp.296-302
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• 2004

최근 분자들의 자기조립 현상을 나노-바이오 소자 개발에 응용하는 연구가 활발히 진행되고 있으며, 이러한 응용을 위한 대표적인 자기조립체로는 양친성 계면활성제, 블록공증합체, 콜로이드와 초분자체를 들 수 있다. 대부분의 콜로이드가 구형 모양으로 vander Waals interaction에 의하여 3-D결정 (crystal) 형태의 자기조립구조를 형성하는 반면에, 콜로이드를 제외한 대부분의 자기조립체는 적정 조건에서 액정 (liquid crystals), 결정 (crystal) 및 무정형 (amorphous)을 형성한다. 적용하고자 하는 응용의 범위와 재료의 특성에 따라서 각 상태 (phase)를 이용할 수 있으나, 액정상을 이용하는 것과 결정상을 이용하는 경우가 대부분이다. (중략)

• 대한화장품학회지
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• 제42권4호
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• pp.433-440
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• 2016

본 연구에서는 수용액상에서 자기조립 나노입자를 형성할 수 있는 레티노익산이 접목된 양친성 폴리아미노산 유도체를 합성하였다. 합성한 양친성 폴리아미노산은 레티노익산의 접목도가 각각 5, 10, 30 mol%가 되도록 조절하였다. 수용액 상에서 양친성 폴리아미노산은 소수성 레티노익산의 분자 결합에 의해 안정한 자기조립 나노입자를 형성하였다. 자기조립 나노입자는 레티노익산의 접목도가 증가할수록 크기는 작아지고 형태는 구형에서 이중층 구조로 전이되었다. 또한 접목도가 10%일 때, 자기조립 입자의 구조 붕괴 없이 레티놀의 포집 및 전달이 가장 효과적인 것을 확인하였다. 접목도가 제어된 자기조립입자는 레티놀을 안정적으로 포집할 수 있기 때문에 주름개선제 및 다양한 기능성 화장품 전달체로 활용될 수 있다.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2011년도 춘계학술발표대회
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• pp.12-12
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• 2011

최근 휴대용 전자기기의 사용이 증가함에 따라 비휘발성 메모리 소자에 대한 수요가 급증하고 있다. 다양한 메모리 소자 중에서 현재는 플래시 메모리를 기반으로 하는 비휘발성 메모리 소자의 연구 및 개발이 활발히 이루어지고 있으며, 플래시 메모리 소자의 경우 모든 반도체 메모리 소자 중에서 가장 빠른 발전 속도로 개발되고 있다. 이러한 플래시 메모리 소자의 발전을 기반으로 스마트폰, 디지털 카메라, 태블릿 PC 등의 개발 및 대중화를 가져왔다. 이러한 플래시 메모리를 기반으로 하는 비휘발성 메모리 소자의 경우 반도체 소자의 발전을 주도하며 발전하고 있으나, 새로운 전자기기 및 소자(flexible electronics, printed electronics, organic electronics 등) 응용을 위해서는 저비용으로 쉽게 제작할 수 있는 메모리 소자의 개발이 필요하다. 이에 적합한 메모리 소자 구조는 기존 플래시 메모리 소자와 유사한 트랜지스터 기반의 메모리 소자라고 할 수 있다. 본 발표에서는 플래시 메모리 소자와 유사한 구조 및 동작 특성을 갖는 자기조립된 금속나노입자를 정보저장층으로 이용하는 비휘발성 메모리 소자 개발에 대한 내용을 소개하고자 한다. MOS 캐패시터나 박막트랜지스터 내의 게이트 절연층에 자기조립된 금속 나노입자를 삽입하여 비휘발성 메모리 소자를 구현하였다. 게이트에 인가되는 전압에 따라 금속 나노입자 층에 전하를 trap/detrap 시킬 수 있으며, 이러한 거동에 따라 MOS 캐패시터 또는 트랜지스터 구조의 메모리 소자의 문턱전압 값이 변화하게 되어 program/erase 상태를 확인할 수 있다. 실리콘 게이트를 이용하는 메모리 소자, 다층의 정보저장층을 이용하는 메모리 소자, 프린팅 공정에 의해 형성된 메모리 소자 등 다양한 형태의 나노입자 기반 메모리 소자를 구현하였으며, 이러한 나노입자 기반 비휘발성 메모리 소자의 경우, 우수한 동작 특성 및 향상된 신뢰성을 보여주어, 차세대 메모리 소자로 이용하기에 적합한 특성을 나타내었다. 또한 대부분의 공정이 저온에서 가능하기 때문에 최종적인 메모리 소자의 플랫폼으로 플렉서블 플라스틱 기판을 이용하여, 유기트랜지스터 기반의 플렉서블 메모리 소자를 구현하였다. 본 발표에서는 다양한 형태의 나노입자 기반 비휘발성 메모리 소자의 제작 방법, 동작 특성, 신뢰성 평가 등에 대해 자세히 논의될 것이다.