PDA 입자의 용매 변색성을 밝히기 위한 optical laser tweezers의 활용

국문 초록 (Abstract)

Solvatochromism은 분자의 상호작용 및 물질의 색 변화를 이해하는 데 있어서 매우 중요한 현상이다. 지난 수십 년 동안 polydiacetylene(PDA)은 공액 고분자 로써 간단한 합성 방법 및 용매에 의한 색 변화 특성으로 인해 용매 변색 센서에 대한 관심을 불러일으켰다. 흥미롭게도 이전 연구에 따르면, PDA의 용매 변색 현상은 중합되지 않은 단량체의 용해도와 밀접한 연관이 있다. 또한, PDA의 정렬된 구조를 방해하거나, 미중합 단량체를 용해할 수 있는 용매에 노출되면 일부 공극이 형성 되어 색 변화를 유발할 수 있다고 보고되었다. 그러나 PDA의 본질적인 용매 변색 메커니즘은 완벽하게 이해되지 않았다. 본 연구에서 우리는 emulsification 방법을 사용하여 PDA microparticles을 합성 했다. 특히 중합 시간을 변수 조건으로 중합도를 조절하였다. 강한 정전기적 상호작용으로 oil-water interface에 흡착된 PDA 입자는 capillary force에 의해 입자 내부에 oil phase의 fresh oil이 침투한다. 이는 곧 입자의 팽창 및 수축으로 이어진다는 것을 optical laser tweezers를 통해 실시간으로 확인하였다. 우리의 연구 결과는 PDA 내의 중합되지 않은 PCDA monomer가 oil phase에 용해되어 내부 공극을 형성해 PDA 적색 전이를 유발한다는 것을 보여준다. 또한, 유체 계면에 흡착된 PDA 입자의 크기 변화 및 적색 강도는 중합 시간에 의존하는 것을 확인하였다. 결과적으로 우리는 PDA 입자의 공극을 형성시키는 oil에 PCDA monomer를 첨가함으로써, 입자 내부 단량체의 결함을 healing 할 수 있음을 확인하였다. 이러한 통찰력은 PDA 의 용매 변색 현상을 이해하는 데 매우 중요한 단서를 제공한다.

목차 (Table of Contents)

• Figure contents ⅲ
• 초록 vii
• 1. 서론
• 2. 연구 목표
• 3. 실험 방법
• 3.1 실험 재료
• 3.2 Emulsification 방법을 이용한 PDA particle의 제조
• 3.2.1 PDA particle의 형태 분석 및 특성화
• 3.3 Optical laser tweezers set up
• 3.4 Sample cell의 준비 과정
• 3.5 Bright field 분석 방법
• 3.6 Diacetylene monomer를 함유한 oil phase solution의 제조
• 3.6.1 PCDA, ECDA solvatochromic solution의 제조
• 3.6.2 PCDA 및 ECDA의 용해도 측정
• 4. 결과 및 고찰
• 4.1 PDA particle의 형광 특성
• 4.1.1 Raman analysis
• 4.1.2 Trapping stress
• 4.1.3 Fluorescence stress
• 4.2 Oil-water interface에 흡착된 PDA particles
• 4.2.1 Single PDA particle 계면 흡착
• 4.2.2 중합 시간(tuv)에 따른 PDA particle 계면 흡착
• 4.2.3 Various interface conditions에서의 PDA 흡착
• 4.2.4 Multiple PDA particles 계면 흡착
• 4.3 PDA particle의 solvatochromism 메커니즘 규명
• 4.3.1 PCDA/oil-water 계면 흡착
• 4.3.2 ECDA/oil-water 계면 흡착
• 4.3.3 Water quenching에 의해 갇힌 PCDA monomer 존재 여부 조사
• 4.3.4 중합되지 않은 PCDA monomer의 존재 여부 조사
• 5. 결론
• 6. 참고문헌
• 7. English abstract