| 란저우 화학물리연구소, 대뇌피질 모양 메조공 이산화규소 복합재료의 대규모 합성 | ||
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 최근, 중국과학원 란저우(蘭州)화학물리연구소 왕치화(王齊華) 연구원이 이끄는 연구팀은 간단하고 고효율적이며, 대규모 생산에 적합하고 단일 분산 기능화된 매크로공 메조공 이산화규소계 재료의 제조법을 발전시켰다. 메조공 이산화규소 재료는 높은 비표면적과 대용적 공극 및 형태와 크기 제어가 가능한 신형의 무기 재료로서, 메조공 재료와 실리카 재료의 이중 특성을 가지고 있고 촉매, 분리, 생물 의학, 센서 등 영역에서 응용 전망이 넓다. 헥사데실 트라이메틸암모늄 브로마이드(HTAB)는 흔히 보는 표면 활성제로서 메조공 이산화규소 재료의 제조 과정에 많이 사용되지만 제조된 메조공 이산화규소 재료의 내구경이 4 nm를 초과하기 어렵다. 그러나 단백질 수송과 같은 다양한 응용 분야에서 오직 메조공 크기가 10 nm를 초과해야만 실제 응용 수요를 만족할 수 있다. 이런 재료를 매크로공 메조공 이산화규소 재료라고 부른다. 현재 이미 알려진 매크로공 메조공 이산화규쇼 재료의 제조 기법에는 입자 크기가 너무 커서 생물 의학의 요구를 만족할 수 없고 기능화와 대규모 생산이 어려웠다. 연구팀은 산화규소 골격 구조의 설계에 착안하여 유기 실란 도입을 통해 유무기복합 셸 구축을 시도했다. 무기 실란 부분보다 유기 실란 복합 부분은 알칼리 에칭에 저항하는 능력이 더욱 약하다. 연구팀은 비닐기 트라이에톡시실란(Vinyltriethoxvsilane, VTEO)과 테트라에톡시실란(tetraethoxysilane, TEOS) 공공 가수분해/중축합으로 유무기복합 셸을 구축하고 선택성 에칭을 구현하는 아이디어인 원 포트 반응과 결합하여 대뇌피질 모양의 메조공 이산화규소 코어-셀 구조를 제조하였다. 연구팀은 유기 실란의 양과 에칭 시간을 조절하여 메조공 내구경, 재료 모양에 대한 효과적인 제어를 구현하였다. 표면 메조공 내구경은 최대로 ~19 nm에 달하고 체적은 1.29 cm3g-1에 달하는 것으로 확인되었다. 이외 부분적으로 에칭된 저중합 규산염은 에칭 부분에서 자가 조립을 다시금 발생하여 메조공 공극 내에 대량의 비닐기가 노출되는데, 이 특성을 이용하여 메조공 공극 내에 감온성 고분자 폴리(N-이소프로필아크릴아미드)를 접목시켜 감온성 나노 반응기를 제조할 수 있다. 중간층 메조공 이산화규소 제조 과정에서 형광단을 도입하여 최종 제품이 양호한 형광 특성을 나타내도록 하였고 제조된 재료가 바이오 영역에서의 응용 전망을 확장하였다. 이 기법은 매크로공 메조공 이산화규소 나노재료의 대규모 제조에 간단하고 고효율적인 합성 경로를 제공하였고 나노 반응기, 약물완화시스템과 바이오 영상 형성 등 분야에서 넓은 응용 전망이 있을 것으로 추측된다. 정보출처 : http://www.cas.cn/syky/201511/t20151118_4466135.shtml |
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