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자기조립 이중블록공중합체와 졸-겔 공정을 이용한 이산화티타늄과 이산화규소 2차원 나노점 및 나노선 배열의 모폴로지 제어

2D Nanodot and Nanowires Arrays of Titania and Silica with Tunable Morphologies via Self-Assembled Block Copolymers and Sol-gel Chemistry

김동욱|장윤희|김동하|차민아
대한화학회|2008.08|대한화학회지 (Journal of the Korean Chemical Society)|제52권 제4호|pp. 387-393

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NanowireSelf-assemblySilica산화티타늄Block Copolymer졸-겔 공정자기조립산화규소Titania나노선블록공중합체나노점NanodotSol-gel Process
주제분류화학

초록

졸-겔 공정과 폴리스티렌-폴리에틸렌옥시드 이중블록공중합체의 자기조립 성질을 이용하여 나노구조가 제어된 블록공중합체-이산화티타늄과 블록공중합체-이산화실리콘 하이브리드 박막을 제조하였다. 졸-겔 전구체는 폴리에틸렌옥시드 블록에 선택적으로 도입되며, 블록공중합체에 대한 졸-겔 전구체의 상대적인 양을 증가시키면 폴리에틸렌옥시드 영역의 상대적인 부피가 증가하게 되고, 생성된 박막은 0차원 나노점에서 1차원의 나노선 배열에 이르는 다양한 표면구조를 갖게 된다. 이렇게 만들어진 최종 나노소재에서 폴리스티렌 블록과 무기물 전구체를 포함하는 폴리에틸렌옥시드 블록이 갖는 조성이 대칭에 가까우면 나노선 구조를, 비대 칭에 가까우면 나노점 구조를 이루려는 경향을 나타낸다. 블록공중합체와 졸-겔 전구체의 상대적인 함량이 동일한 경우, 비대칭 조성의 폴리스티렌-폴리에틸렌옥시드 이중블록공중합체를 템플레이트로 이용하면 더 균일한 무기물 나노점 배열이 생성되었다.

Abstract

Hybrid thin films composed of poly(styrene-b-ethylene oxide)(PS-b-PEO) and TiO2 (or SiO2) with controlled morphology were fabricated using cooperative sol-gel chemistry and block copolymer(BCP) self-assembly. The inorganic precursors were selectively incorporated into PEO, and the volume fraction of PEO domain is increased with increasing sol-gel precursor/BCP ratio. The generated films exhibit various surface morphologies ranging from 0D nanodot to 1D nanowire arrays. If the composition of hybrid sol-gel/BCP is symmetric, the resulting film has nanowire morphology, whereas nanodot pattern was obtained from asymmetric composition. Given the same sol-gel precursor/BCP ratio, more uniform arrays of inorganic nanodots were induced when BCP template with asymmetric composition was employed.

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