• Title/Summary/Keyword: 자기 조립 단분자막

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Determining the Self-Assembly and Redox Process of a Viologen Monolayer by Electrochemical Quartz Crystal Microbalance (수정진동자를 이용한 Viologen 단분자막의 자기조립화와 산화,환원 반응 측정)

  • Ock, J.Y.;Song, S.H.;Shin, H.K.;Chang, J.S.;Chang, S.M.;Kwon, Y.S.
    • Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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    • 2003.05c
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    • pp.23-27
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    • 2003
  • Molecular self-assembled of surfactant viologen are of recent interest because they can from functional electrodes as well as micellar assemblies, which can be profitably utilized for display devices, photoelectrochemical studies and electrocatalysis as electron acceptor or electron mediator. Fromherz et al studied the self-assembly of thiol and disulfide derivatives of viologens bearing long n-alkyl chains on Au electrode surface. The electrochemical behavior of self-assembled viologen monolayer has been investigated with QCM, which has been known as nano-gram order mass detector. The self-assembly process of viologen was monitored using resonant frequency$({\Delta}F)$ and resonant resistance(R). The redox process of viologen was observed with resonant frequency $({\Delta}F)$.

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Electrochemical Properties of Self-Assembled Viologen Monolayer Using QCM (QCM을 이용한 자기조립화된 Viologen 단분자막의 전기화학적 특성 연구)

  • Ock, Jin-Young;Park, Sang-Hyun;Kim, Byoung-Sang;Shin, Hoon-Kyu;Kwon, Young-Soo
    • Proceedings of the KIEE Conference
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    • 2003.07c
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    • pp.1520-1522
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    • 2003
  • Molecular self-assembled of surfactant viologen are of recent interest because they can from functional electrodes as well as micellar assemblies, which can be Profitably utilized for display devices, photoelectrochemical studies and electrocatalysis as electron acceptor or electron mediator. Fromherz et al studied the self-assembly of thiol and disulfide derivatives of viologens bearing long n-alkyl chains on Au electrode surface. The electrochemical behavior of self-assembled viologen monolayer has been investigated with QCM, which has been known as nano-gram order mass detector. The self-assembly process of viologen was monitored using resonant frequency (${\Delta}$F) and resonant resistance (R). The redox process of viologen was observed with resonant frequency (${\Delta}$F).

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Formation of parallel nanostructures by Surface-Patterning Technique for the Application to Nano-Device (나노 소자의 응용을 위한 표면 패터닝 기술을 이용한 평형한 나노구조물 형성)

  • Kim, Yu-Duk;Kim, Hyung-Jin;Hong, Byung-You
    • Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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    • 2007.11a
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    • pp.514-514
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    • 2007
  • 1차원 구조를 갖는 나노 와이어들은 나노 소자를 구현하기 위한 building-block으로 많은 과학자들의 주목을 받고 있고 또한 연구되고 있다. 하지만 그것을 정확하게 위치시키고 일정한 간격으로 정렬시키기 위한 기술 개발은 아직도 해결해야 할 큰 과제로 남아 있다. 이 논문에서, 우리는 ahsing 기술과 표면 패터닝 기술을 이용하여 대면적의 실리콘웨이퍼 위에 DNA(deoxyribonucleic acid)를 기반으로 한 금 나노 와이어를 정확하게 위치시키고 일정한 간격으로 정렬시킬 수 있는 새로운 제어 기술을 제안한다. 먼저 우리는 포토 리소그래피 공정과 $O_2$ 플라즈마 ashing 기술을 이용하여 선폭을 100 nm로 감소 시켰다. 그리고 자기조립단분자막 (self-assembled monolayers; SAMs) 방법과 lift-off 공정을 반복함으로서 1-octadecyltrichlorosilane(OTS) 층과 aminopropylethoxysilane(APS) 층을 형성하였다. 마지막으로 DNA 용액을 샘플 표면 위에 도포하고 분자 빗질 방법으로 DNA를 한 방향으로 정렬 시켰고 금 나노입자 용액을 처리하였다. 그 결과 금 나노 와이어는 $10{\mu}m$ 간격으로 일정하게 정열 되었고, APS 층에만 정확하게 정렬되었다. 우리는 금 나노 와이어를 관찰하기 위하여 원자간력 현미경 (Atomic Force Microscope AFM)을 사용하였다.

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Preparations of Universal, Functionalized Long-Chain Alkylthiol Linkers for Self-assembled Monolayers (자기조립단분자막을 위한 보편적이고 기능화된 긴 사슬 알킬티올 연결자의 제조)

  • Yoo, Dong-Jin;Lee, Kyong-Sub;Kim, Ae-Rhan;Nahm, Kee-Suk
    • Korean Chemical Engineering Research
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    • v.49 no.3
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    • pp.330-337
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    • 2011
  • In this research, the preparation processes for making a series of $\omega$-mercapto alkylamine 1 and $\omega$-mercapto alkanoic acid 2 useful for studying of the self-assembled monolayer(SAM) are described. The preparation methods of the first goal materials, $\omega$-mercapto alkylamines 1 were carried out as follows: First, $\omega$-phthalimide alkanol 3 was synthesized from commercially available potassium phthalimide derivatives and $\omega$-bromoalkanol in DMF at $80{^{\circ}C}$ via substitution reaction. After refluxing $\omega$-phthalimide alkanol 3 with hydrazine hydrate in ethanol followed by treating with c-HCl, $\omega$-aminoalkanol 4 was obtained in 76-98% yield, accompanied with side-product 5. Bromination of hydroxyl moiety of $\omega$-aminoalkanol 4 using aqueous hydrobromic acid furnished $\omega$-bromoamine 6 in 34-97% yields. Substitution reaction 6 with thiourea in 95% ethanol gave $\omega$-aminoalkanthiuronium 7, which was treated with aqueous strong base and aqueous strong sulfuric acid gave desired products, $\omega$-mercapto alkylamines 1 through overall 5 steps. The second target material, $\omega$-mercapto alkanoic acid 2 was prepared via 2 steps. $\omega$-bromo alkanoic acid was reacted with thiourea to give $\omega$-thiourea alkanoic acid 7 in 69-85%, which was treated with aqueous strong base and strong acid to furnish $\omega$-mercapto alkanoic acid 2 in 50-98%. The fabricated long-chain alkylthiol(LCAT) can be used as linkers to immobilize protein, enzyme and various kinds of biomolecules on the surface of metallic materials(Au, Pt, Ti) by SAM, and can be useful chemical tools for the application study on the surface modification of metallic materials.

Formation of Hydrophobic Self-assembled Monolayers on Paper Surface with Silanes (실란화 반응에 의한 종이 표면의 소수성 자기조립 단분자막 형성)

  • Oh, Min-Jeong;Lee, Hyoung;Paik, Ki-Hyon
    • Journal of Korea Technical Association of The Pulp and Paper Industry
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    • v.42 no.1
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    • pp.64-73
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    • 2010
  • This study was conducted to modify the surface properties of papers by formation of hydrophobic self-assembled monolayer(SAM) on paper surface with silanes. A base paper I(0.5% AKD) and base paper II(1.0-1.5% AKD) were reacted with silanes(PFDTES, DMDCS, MODDCS) by immersion method and vapor deposition method. Hydrophobic SAMs(contact angle value>$120^{\circ}C$) were obtained on all papers after treatment with $10^{\mu}l$ PFDTES for 15min, with $50^{\mu}l$ DMDCS for 30min, with $50^{\mu}l$ MODDCS for 300min. When applying PFDTES to paper surface, lower silane concentration and shorter reaction time were required, whereas MODDCS with long alkyl chain required the longest reaction time of 300min. The st$\ddot{o}$ckight sizing degree of silane treated papers were increased between 105sec(base paper I) and 130sec(base paper II). The wet tensile strength of PFDTES-treated base papers(I, II) increased by 10-34% after SAM formation. However, the wet tensile strength of the DMDCS-treated base paper(I) was found to decrease from 0.067kN/m to 0.038kN/m; this may due to the cellulose degrading as a result of generated hydrogen chloride when hydroxyl group of cellulose were reacted with DMDCS. No apparent changes of PPS roughness on silane-treated papers are observed. The ATR-IR spectrum showed absorption peak located at 465 and 1200cm-1 which can be assigned to the Si-O-C asymmetric stretching and Si-O-C bonds, respectively.

Fabrication and Optical Properties of (3-mercaptopropyl) Trimethoxysilane (MPTMS)-assisted Silver Nanofilm on Various Substrates (다양한 투명 기판의 3-MPTMS 처리에 의한 은 나노 박막의 광 특성 변화 연구)

  • Hyunsung Choi;Seungjun Oh;Doyeon Kil;Taewon Goo;Young-Mi Bahk
    • Korean Journal of Optics and Photonics
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    • v.34 no.6
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    • pp.283-288
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    • 2023
  • We investigate the optical and electrical properties of silver nanofilms deposited on transparent substrates such as quartz, sapphire, and slide glass treated with (3-mercaptopropyl) trimethoxysilane (MPTMS). The effect of MPTMS treatment on physical properties is studied through scanning electron microscope (SEM) images, UV-visible transmission, and current-voltage measurements. The SEM images show morphology change of the silver nanofilm, and the UV-visible transmission spectra reveal that the localized surface-plasmon resonance effect is reduced due to the morphology change. These results imply that the uniformity of silver nanofilm is improved by MPTMS treatment for various transparent substrates, resulting in a 100-fold decrease in the electrical resistance of the silver nanofilm.

금 나노로드 어레이 박막을 이용한 광학형 바이오 센서 개발

  • Yeom, Se-Hyeok;Lee, Dong-Ik;Sin, Han-Jae;Seo, Chang-Taek
    • Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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    • 2014.02a
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    • pp.436-436
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    • 2014
  • 본 연구에서는 전 세계적으로 활발히 연구되고 있는 나노바이오센서 분야 중 가장 주목을 받고 있는 LSPR 원리를 이용한 바이오센서를 제작하였다. 금속 나노입자의 국소 표면 플라즈몬 공명현상에 의한 주위환경에 민감하게 반응하는 특성은 고감도 광학형 바이오센서, 화학물질 검출 센서등에 응용된다. 특히 금 나노막대와 같은 1차 나노구조물은 나노막대의 주변 환경 변화에 따라 뚜렷한 플라즈몬 흡수 밴드 변화를 나타냄으로 센서로 적용 했을 때 고감도의 측정이 가능하다. 본 연구에서는 다공성인 알루미늄 양극산화 박막 주형틀을 이용하여 다양한 종횡비를 가지는 금 나노막대를 합성하고, 나노막대 어레이 형태의 박막을 제작하였다. 금 나노막대의 합성은 알루미늄 양극산화막을 사용한 주형제조 방법(template method)을 사용하는 전기화학 증착법을 사용하였다. 우선 부도체인 알루미늄 양극 산화막의 한쪽면을 열증착 장비를 사용하여 금을 증착하여 작업 전극(working electrode)을 형성하였다. 백금 선(platinum wire)을 보조 전극(counter electrode)으로 사용하고 Ag/AgCl 전극을 기준 전극(reference electrode)으로 사용하여 삼전극계(three-electrode system)를 형성하였으며, 금 도금 용액(orotemp 24 gold plating solution, TECHNIC INC.)을 사용하여, 800 mV 전압에서 금 나노 막대를 합성하였다. 금 나노막대의 길이는 테플론 챔버를 통과한 전하량 또는 전기 증착 시간에 비례하여 결정된다. 금 나노막대를 성장시킨 알루미늄 양극산화막을 실리콘 웨이퍼에 은 페이스트를 사용하여 고정시킨 후 수산화나트륨 (NaOH)용액을 사용하여 알루미늄 양극산화막을 녹여내어 수직방향으로 정렬되어 있는 나노 막대 어레이 박막을 제조 하였다. 또한 제작된 금 나노막대 어레이의 광학적 특성을 평가하였다. 본 연구에서와 같이 나노막대를 직경방향으로 측정할 경우, 직경방향의 transverse mode만 측정된다. 금 나노 막대가 알루미늄 양극산화막 안에 포함된 상태로 측정된 금 나노로드 어레이 박막의 광 스펙트럼 분포는 금 나노막대의 가시광영역에서의 흡수 스펙트럼을 측정하였을시 직경 및 길이에 따라 transverse mode의 ${\lambda}$ max (최대 흡광)의 위치가 변화됨을 나타낸다. 실험 결과를 바탕으로 나노막대의 종횡비가 증가함에 따라 흡수 스펙트럼의 transverse mode ${\lambda}$ max가 미약하게 단파장 영역으로 이동하는 것을 확인할 수 있다. 이러한 결과는 원기둥 형태의 금 나노막대의 흡수 스펙트럼에 대한 이론적인 예측과 부합한다. 바이오센서로의 적용 가능성을 확인하기 위하여 자기조립단분자막을 형성하여 항체를 고정하고 CRP에 대한 응답특성을 평가하였다. CRP 항원-항체의 면역반응에 대한 실험 결과 CRP 항원의 농도가 증가함에 따라 넓은 측정범위에서 선형적으로 흡광도가 증가하는 결과를 나타내었으며, CRP 10 fg/ml의 농도까지 검출할 수 있었다. 센서의 선택성을 확인하기 위하여 감지하고자하는 대상물질이 아닌 Tn T 항원을 감지막에 반응시켜 흡광도 변화를 분석하였다. 결과적으로 제작된 센서칩은 선택성을 가지고 측정하고자하는 물질에만 반응함을 확인하였다. 이러한 결과는 다양한 직경을 사용한 부가적인 LSPR현상의 연구에 활용될 수 있을 것이다.

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Improvement of Operating Stabilities in Organic Field-Effect Transistors by Surface Modification on Polymeric Parylene Dielectrics (Parylene 고분자 유전체 표면제어를 통한 OFET의 소자 안정성 향상 연구)

  • Seo, Jungyoon;Oh, Seungteak;Choi, Giheon;Lee, Hwasung
    • Journal of Adhesion and Interface
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    • v.22 no.3
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    • pp.91-97
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    • 2021
  • By introducing an organic interlayer on the Parylene C dielectric surface, the electrical device performances and the operating stabilities of organic field-effect transistors (OFETs) were improved. To achieve this goal, hexamethyldisilazane (HMDS) and octadecyltrichlorosilane (ODTS), as the organic interlayer materials, were used to control the surface energy of the Parylene C dielectrics. For the bare case used with the pristine Parylene C dielectrics, the field-effect mobility (μFET) and threshold voltage (Vth) of dinaphtho[2,3-b:2',3'-f ]thieno[3,2-b]- thiophene (DNTT) FET devices were measured at 0.12 cm2V-1s-1 and - 5.23 V, respectively. On the other hand, the OFET devices with HMDS- and ODTS-modified cases showed the improved μFET values of 0.32 and 0.34 cm2V-1s-1, respectively. More important point is that the μFET and Vth of the DNTT FET device with the ODTS-modified Parylene C dielectric presented the smallest changes during a repeated measurement of 1000 times, implying that it has the most stable operating stability. The results could be meaned that the organic interlayer, especially ODTS, effectively covers the Parylene C dielectric surface with alkyl chains and reduces the charge trapping at the interface region between active layer and dielectric, thereby improving the electrical operating stability.