KR101078709B1

KR101078709B1 - 광 기능성 덴드리머, 이를 포함하는 기록용 디바이스 및 이를 이용한 형광 패터닝 방법

Info

Publication number: KR101078709B1
Application number: KR1020100005732A
Authority: KR
Inventors: 장우동; 이은영; 김주호
Original assignee: 연세대학교 산학협력단
Priority date: 2010-01-21
Filing date: 2010-01-21
Publication date: 2011-11-01
Also published as: KR20110085770A

Abstract

본 발명은 광 기능성 덴드리머, 이를 포함하는 기록용 디바이스, 이를 이용한 형광 패터닝 방법에 관한 것으로, 본 발명의 일 구현예에 따른 광 기능성 덴드리머를 이용하여 형광 패터닝을 하는 경우에 중합 조건을 변화시킴으로써 파장 별로 형광 특성이 달라져 다중 형광 패터닝도 가능하다.

Description

광 기능성 덴드리머, 이를 포함하는 기록용 디바이스 및 이를 이용한 형광 패터닝 방법{Photofunctional dendrimer, a recording device comprising the same, and a process of fluorescence patterning by using the same}

본 발명은 광 기능성 덴드리머, 이를 포함하는 기록용 디바이스 및 이를 이용한 형광 패터닝 방법에 관한 것이다.

디아세틸렌은 UV 또는 감마선에 의해 개시제 없이 자기 조립(selfassembly)방식으로 중합되므로 별도의 정제 과정 없이 폴리디아세틸렌 (PDA) 고분자를 형성시킬 수 있다. 폴리디아세틸렌은 중합되면서 파란색에서 빨간색으로 색깔 변화가 생기는 광학적 특성을 보여 화학 센서(chemosensor) 또는 광 물질(photonic material) 등에 사용되고 있다.

그러나 중합에 따른 색상 변화 이외에, 폴리디아세틸렌, 이의 유도체 또는 이를 포함하는 화합물은 그 자체로는 형광을 나타내지 않아, 실제 기록용 디바이스로서 적용 가능한 물질을 개발해야 할 필요성이 크다.

뿐만 아니라, 중합 반응 조건을 달리함으로써 파장에 따라 형광 특성이 달라지는 다중 형광 특성을 함께 보인다면 2가지 기록 모드를 통해 높은 저장 능력을 달성할 수 있음에도, 기존 이러한 형광 특성을 보이는 물질에 대해서는 전혀 알려져 있지 않은 실정이다.

따라서, 본 발명에서는 기록용 디바이스로서의 제반 물성을 모두 충족하면서 위에서 언급한 광학 특성을 보이는 물질 및 이를 이용한 형광 패터닝 방법을 제시하고자 한다.

일 측면에 따르면, 본 발명은 양 말단에 벤젠-1,3,5-트리카르복사미드가 결합되어 있고, 여기에 벤질에테르계 덴드론이 결합되어 전체적으로 덴드리머 구조를 이루어 하기 화학식의 구조를 갖는 광 기능성 덴드리머를 개시한다.

상기 Y는

이고; 상기 X는 OH 또는 OR 중에서 선택되며; 상기 R은 C1-C6의 저급 알킬기 중에서 선택되며; 상기 n은 1-5의 정수이다.

이 중에서도 본 발명이 목적하는 효과를 달성하기 위한 측면에서, 상기 R은 메틸인 것이 바람직하며, 특히 본 발명의 광기능성 덴드리머는 하기 화학식 2 또는 화학식 3의 구조를 가지는 것이 바람직하다.

다른 측면에 따르면, 본 발명은 상기 광 기능성 덴드리머를 포함하는 기록 매체를 개시하며, 상기 기록 매체에는 형광 다중 디스크 또는 3D 홀로그래피 메모리가 포함되나, 이에 한정되지 않는다.

또 다른 측면에 따르면, 본 발명은 상기 광 기능성 덴드리머에 UV를 조사하는 단계를 포함하는 형광 패터닝 방법을 개시한다. 또 다른 측면에 따르면, 상기 광 기능성 덴드리머에 UV 조사와 함께 가열 처리하는 단계를 포함하는 다중 형광 패터닝 방법을 개시한다.

일 구현예에 따르면, 상기 UV 조사는 바람직하게는 파장 250-260 nm, 더욱 바람직하게는 254 nm의 UV를 조사하며, 바람직하게는 10 분 내지 1 시간, 더욱 바람직하게는 20-40 분 동안 조사한다. 다른 구현예에 따르면, 상기 가열 처리는 바람직하게는 80-150 ℃, 더욱 바람직하게는 95-105 ℃의 온도로 가열 처리하며, 바람직하게는 10 분 내지 1 시간, 더욱 바람직하게는 20-40 분 동안 가열 처리한다. 상기 UV 파장, UV 조사 시간, 가열 처리 온도, 가열 처리 시간은 인접 패턴 간의 분해능, 패턴의 명확성 및 균일성, 미세 크기로 패터닝의 가능 여부 측면에서 중요하며, 상기 범위 밖에서 UV 조사 또는 가열 처리를 수행하는 경우에는 이와 같은 효과가 발현되지 않음을 확인하였다.

본 발명의 여러 구현예에 따른 광 기능성 덴드리머는 UV를 조사하면 디아세틸렌 부분이 중합되면서 형광이 감소하여 패터닝이 가능하다. 덴드리머가 도입되지 않은 디아세틸렌 분자 자체는 형광을 나타내지 않는 반면, 덴드리머가 도입되었을 경우 덴드리머로부터 강한 형광을 나타내게 되는데, 디아세틸렌이 중합됨에 따라 덴드리머의 여기 에너지가 디아세틸렌 쪽으로 이동되면서 형광이 감소하게 된다.

뿐만 아니라, 본 발명에서 제공하는 덴드리머는 UV 조사할 때 열을 함께 가하면 단파장의 형광은 감소하면서 장파장의 형광은 증가하는 광학 특성을 보이며, 이를 통하여 다중 형광 패터닝이 가능하다. 특히, UV와 열에 의한 2가지 기록 모드로 레코딩이 가능하므로 저장능력이 급격하게 증가시킬 수 있고, UV의 조사량과 조사각도 및 국부적인 온도 조절 등을 통해서 3D 패터닝도 가능하다. 용도적으로, 형광 다중 디스크(fluorescent multilayer disk) 등 다양한 기록용 디바이스로서 사용될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 광 기능성 덴드리머의 NMR 데이터이다.
도 2는 형광 이미지의 촬영 순서를 개략적으로 보여주고 있다.
도 3은 본 발명의 일 구현예에 따른 광 기능성 덴드리머의 형광 패턴을 보여준다.
도 4는 본 발명의 일 구현예에 따른 광 기능성 덴드리머의 다중 형광 패턴을 보여준다.
도 5는 각각 중합 전, UV 조사 중합 후, UV 조사 및 가열 처리 병행 중합 후에 본 발명의 일 구현예에 따른 광 기능성 덴드리머의 NMR 데이터이다.
도 6은 고체상 형광 측정 장치를 개략적으로 보여주고 있다.
도 7은 본 발명의 일 구현예에 따른 광 기능성 덴드리머의 고체상 형광 측정 결과이다.
도 8은 본 발명의 일 구현예에 따른 광 기능성 덴드리머의 AFM 이미지이다.

본 발명에 여러 구현예에 따른 광 기능성 덴드리머는 하기와 같이 제조될 수 있으나, 하기 제조방법에 한정되지는 않는다.

하기 반응식에 나타낸 것과 같이 본 발명의 일 구현예에 따른 광 기능성 덴드리머를 제조하였다.

[반응식 1]

상기에서 (ⅰ) 3,5-Dihydroxybenzylalcohol, K₂CO₃, 18-crown-6 ether, THF, reflux; (ⅱ) CBr₄, PPh₃, THF, 0 ℃; (ⅲ) DEAD, PPh₃, Phthalimide, THF, 0 ℃;

(ⅳ) H₂NNH₂·H₂O, THF/EtOH; (ⅴ) EDC, HOBt, EtN₃, CH₂Cl₂의 조건으로 반응을 진행하였으며, 이와 같이 제조된 광 기능성 덴드리머에 대한 NMR 데이터를 도 1에 나타내었다.

상기에서 제조된 광 기능성 덴드리머에 대해 254 nm의 UV를 30 분 조사함으로써 중합시키고, 이에 대한 형광 이미지, NMR 스펙트럼 및 고체상 형광 측정 결과를 각각 도 3, 도 5, 도 7에 나타내었다.

상기에서 제조된 광 기능성 덴드리머에 대해 254 nm UV 조사 및 100 ℃로 가열 처리를 30 분 동안 수행하고, 이에 대한 형광 이미지, NMR 스펙트럼 및 고체상 형광 측정 결과를 각각 도 4, 도 5, 도 7에 나타내었다.

실시예

이하의 실시예는 본 발명을 설명하기 위해 제시된 것이며, 결코 이에 의해서 본 발명의 범위가 축소되거나 제한되어 해석될 수 없다.

1. 실험 재료 및 기기

본 실험에 사용된 시약은 TCI, Aldrich 등과 같은 일반적 시약회사에서 구입하여 사용하였고, 용매는 문헌에 따라 정제하여 사용하였다. Thin-layer chromatograpy (TLC)는 Merck사의 pre-coated silica gel glass plate (silica gel 60, F-254, 0.25 mm 두께)를 사용하였고, Merck사 제품 silica gel (70 ~ 230 mesh)을 Column chromatograpy에 사용하였다. Nuclear magnetic resonance (NMR) spectrum은 CDCl3와 DMSO를 용매로 하여 Bruker DPX-250 (1H), DPX-400 (1H)을 사용하였고, UV-Vis spectrophotometer는 Jasco사의 V-660을 사용하였다. HITACHI사의 fluorescence spectrometer (FL2500)를 사용하여 형광 data를 얻었다. OLYMPUS사의 Color CCD 카메라가 장착된 Zeiss Axiovert 200 microscope (BX51)를 사용하여 형광 이미지를 측정하였다. MALDITOF MS은 Kratos사의 AXIMA-CFR을 사용하였다. Atomic force microscopy (AFM)는 tapping mode로 Digital Instruments 사의 Dimension 3100/Nanoscope Iva를 사용하였다.

2. Photofunctional dendritic supramolecule polymer의 합성

2-1. Dendrimer의 합성

2-1-1. L2OH (- OCH3 )의 합성

Methyl 3,5-dimethoxybenzyl bromide (3 g, 13.0 mmol), 3,5-Dihydroxybenzyl alcohol (0.886 g, 6.33 mmol), K2CO3 (2.63 g, 19.0 mmol), 18-crown-6 (0.030 g, 1.13×10-4 mmol)를 반응용기에 넣고 감압하여 진공상태로 만들고 질소 (N2) 기체 하에서 distilled THF (25 mL)를 넣어 24 시간 교반하며 reflux하였다. 반응이 종결되면 용매를 제거하고 column chromatography (CH2Cl2 : Et2O = 9 : 1, v/v)를 통해 정제 후 동결건조를 하여 흰색의 고체 L2OH (2.365 g, 85%)를 얻었다. 1H NMR (400 MHz, CDCl3) : δ 6.61 (d, 2H; p-H in ArH), 6.57 (d, 4 H; o-H in ArH), 6.53 (t, 1 H; p-H in ArH), 6.41 (t, 2H; o-H in ArH), 4.99 (s, 4 H; -O-CH2), 4.63 (d, 2 H; OH-CH2), 3.80 (s, 12H; -OCH3).

2-1-2. L2Br (- OCH3 )의 합성

L2OH (3 g, 6.82 mmol), CBr4 (6.78 g, 20.4 mmol)를 반응용기에 넣고 감압하여 진공상태로 만든 뒤 질소(N2) 기체 하에서 distilled THF (20 mL)를 넣어 다 녹을 때까지 교반하였다. 온도를 실온에서 0 ℃로 하여 20 분 동안 교반한 후 PPh3 (2.68 g, 10.2 mmol)를 10 분 간격으로 질소(N2) 기체 하에서 나누어 첨가하고 5 시간 교반하였다. 소량의 Water를 넣어 반응을 종결하고 용매를 제거하였다. Column chromatography (CH2Cl2 : Et2O : Hexane = 9 : 0.5 : 1, v/v)를 통해 정제 후 동결건조를 하여 흰색의 고체 L2Br (2.73 g, 80%)을 얻었다. 1H NMR (400 MHz, CDCl3) : δ 6.63 (d, 2H; p-H in ArH), 6.57 (d, 4 H; o-H in ArH), 6.54 (t, 1 H; p-H in ArH), 6.41 (t, 2 H; o-H in ArH), 4.97 (s, 4 H; -O-CH2), 4.41 (d, 2 H; Br-CH2), 3.80 (s, 12 H; -OCH3).

2-1-3. L3OH (- OCH3 )의 합성

L2Br (3.369 g, 6.69 mmol), 3,5-Dihydroxybenzyl alcohol (0.458 g, 3.27 mmol), K2CO3 (1.354 g, 8.79 mmol), 18-crown-6 (0.030 g, 1.13×10-4 mmol)를 반응용기에 넣고 감압하여 진공상태로 만들고 질소(N2) 기체 하에서 distilled THF (25 mL)를 넣어 24 시간 교반하며 reflux 하였다. 반응이 종결되면 용매를 제거하고 column chromatography (CH2Cl2 : Et2O = 9 : 1, v/v)를 통해 정제 후 동결건조를 하여 흰색의 고체 L3OH (2.987 g, 93%)를 얻었다. 1H NMR (400 MHz, CDCl3) : δ 6.65-6.39 (m, 21H; o, p-H in ArH), 4.97 (s, 12H; -O-CH2), 4.62 (d, 2H; OH-CH2), 3.78 (s, 24H; -OCH3).

2-1-4. L3 - Phthalimide (- OCH3 )의 합성 ( mitsunobu reaction )

L3OH (2 g, 4.45 mmol), PPh3 (1.4 g, 5.34 mmol), phthalimide (0.786 g, 5.34 mmol)를 반응용기에 넣고 감압하여 진공상태로 만든 뒤 질소(N2) 기체 하에서 distilled THF (30 mL)를 넣어 교반하(CH2Cl2 : Et2O = 9 : 1, v/v)를 통해 정제 후 동결건조를 하여 흰색의 고체 L3 - Phthalimide (2.20 g, 85%)를 얻었다. 1H NMR (400 MHz, CDCl3) : δ 7.82-7.80 (m, 2H; ArH in phthalimide), 7.69-7.67 (m, 2H; ArH in phthalimide), 6.64-6.39 (m, 21H; o, p-H in ArH), 4.93 (s, 12H; -O-CH2), 4.76 (s, 2H; -N-CH2), 3.76 (s, 24H; -OCH3).

2-1-5. L3NH2 (- OCH3 )의 합성

L3 - Phthalimide (0.897 g, 0.805 mmol), hydrazine monohydrate (10 mL, excess)를 THF/EtOH (20 mL, 1:1)에 녹여 24 시간 교반 시켜주며 reflux하였다. 반응이 종결되면 extraction (Ethyl acetate / H2O)을 3번 해주고 재결정 (Ethyl acetate / Hexane)을 하여 흰색의 고체 L3NH2 (0.665 g, 84%)를 얻었다. 1H NMR (400 MHz, CDCl3) : δ 6.67-6.40 (m, 21H; o, p-H in ArH), 4.97 (s, 12H; -O-CH2), 4.80 (s, 2H; NH2-CH2), 3.78 (s, 24H; -OCH3).

2-2. Diaetylene 유도체의 합성

2-2-1. N - Propargyl phthalimide (1)의 합성 ( mitsunobu reaction )

Phthalimide (9.4 g, 64.2 mmol), PPh3 (16.8 g, 64.2 mmol)를 반응용기에 넣고 감압하여 진공상태로 만든 뒤 질소(N2) 기체 하에서 distilled THF (30 mL)를 넣어 교반하였다. Propargyl alcohol (3 g, 53.5 mmol)를 첨가하고 반응용액을 0 ℃ 조건에서 DEAD를 (11.18 g, 64.2 mmol) 천천히 dropping 해주고 1시간동안 교반시켜준 뒤 실온에서 1.5 시간 교반시켜주었다. 반응이 종결되면 용매를 제거하고 Column chromatography (CH2Cl2 ; Hexane = 7 : 3, v/v)를 통해 정제하여 흰색의 고체 N-Propargyl phthalimide (1)를 얻었다. 1H NMR (250 MHz, CDCl3) : δ 7.90-7.85 (m, 2H; ArH), 7.77-7.72 (m, 2H; ArH), 4.46 (d, 2H; -C-CH2), 2.22 (t, 1H; -C≡CH).

2-2-2. 1,6- Bisphthalimido -2,4- hexadiyne (2)의 합성 ( homo - coupling )

N-Propargyl phthalimide (1) (1 g, 5.4 mmol), Cu(OAc)2·H2O (2.16 g, 10.8)를 반응용기에 넣고 감압하여 진공상태로 만든 뒤 질소(N2) 기체 하에서 Pyridine (18 mL)를 넣어 48 시간 교반하였다. 반응이 종결되면 pyridine을 제거해주고 extraction (CH2Cl2 / H2O)을 하였다. Column chromatography (CH2Cl2 ; Hexane = 7 : 3, v/v)를 통해 정제하여 흰색의 고체 1,6-Bisphthalimido-2,4-hexadiyne (2) (0.601 g, 60%)를 얻었다. 1H NMR (250 MHz, CDCl3) : δ 7.88-7.79 (m, 4H; ArH), 7.74-7.67 (m, 4H; ArH), 4.48 (s, 4H; C-CH2).

2-2-3. 2,4- Hexadiyne -1,6- diamine dihydrochloride (4)의 합성

1,6-Bisphthalimido-2,4-hexadiyne (2) (0.601 g, 1.63 mmol), hydrazine monohydrate (3 mL, excess)를 MeOH (18 mL)에 넣고 3 시간 교반해주며 reflux 하였다. 반응이 종결되면 반응용액을 filtration 해주고 여과액을 extraction (Ethyl acetate / NaCl solution)을 하여 용매를 제거하여 2,4-hexadiyne-1,6-diamine (3)을 얻는다. 2,4-hexadiyne-1,6-diamine (3)을 1 M HCl/MeOH 용액에 녹여 바로 용매를 제거한 후에 재결정 (MeOH / CH2Cl2 / Et2O)을 하여 고체인 2,4-Hexadiyne-1,6-diamine dihydrochloride (4) (38 mg, 13%)를 얻었다. 1H NMR (400 MHz, D2O) : δ3.92 (s).

2-3. Final product의 합성

2-3-1. Linker (- CO2CH3 )의 합성

Trimethyl benzene-1,3,5-tricarboxylate (3 g, 0.012 mmol)를 MeOH (80 mL)에 녹인 용액에 NaOH (0.956 g, 0.024 mmol)를 MeOH (80 mL)에 녹인 용액을 첨가하여 85 ℃에서 12 시간 교반하며 reflux 하였다. Water를 넣어 반응을 종결하고 extraction (Et2O / H2O)을 3번 해주었다. 유기 층을 얻어 용매를 제거하고 Ethyl acetate/MeOH에 녹인 후 Hexane으로 재결정 후 흰색의 고체 5-Methoxycarbonyl-benzene-1,3-dicarboxylic acid ( Linker (- CO2CH3 )) (0.724 g, 27%)를 얻었다. 1H NMR (400 MHz, DMSO-d6) : δ 8.78 (d, 1H; ArH), 8.76 (d, 2H; ArH), 3.95 (s, 3H; -CO2CH3).

2-3-2. L3 - Linker (- CO2CH3 ) 의 합성

Linker (- CO2CH3 ) (11.3 mg, 0.0502mmol), L3NH2 (101 mg, 0.103 mmol)를 반응용기에 넣고 CH2Cl2 (5 mL)를 넣어 녹인 후 EDC (21.2 mg, 0.110 mmol), HOBt (14.9 mg, 0.110 mmol), Et3N (0.07 mL, 0.503 mmol)을 첨가하여 24 시간 교반하였다. 반응이 종결되면 Column chromatography (CH2Cl2 : Et2O = 7 : 3, v/v)를 통해 정제 후 동결건조를 하여 흰색의 고체 L3 - Linker (- CO2CH3 ) (85 mg, 78%)를 얻었다. 1H NMR (400 MHz, CDCl3) : δ 8.54 (s, 2H; ArH in Linker), 8.42 (s, 1H; ArH in Linker), 6.62-6.37 (m, 42H; o, p-H in ArH), 4.93 (s, 24H; -O-CH2), 4.52 (d, 4H; -N-CH2), 3.90 (s, 3H; -CO2CH3 in Linker), 3.78 (s, 48H; -OCH3).

2-3-3. L3 - Linker (- CO2H ) 의 합성

L3 - Linker (- CO2CH3 ) (0.666 g, 0.309 mmol)를 THF (7 mL)에 녹인 후 5 M NaOH (2 mL), MeOH (5 mL)를 첨가하여 24 시간 교반하였다. 반응이 종결되면 extraction (Ethyl acetate / H2O)을 3번하고 Column chromatography (CH2Cl2 : MeOH = 95 : 5, v/v)를 통해 정제 후 동결건조를 하여 흰색의 고체 L3 - Linker (-CO2H) (0.629 g, 95%)를 얻었다. 1H NMR (250 MHz, CDCl3) : δ 8.51 (s, 2H; ArH in Linker), 8.47 (s, 1H; ArH in Linker), 6.61-6.36 (m, 42H; o, p-H in ArH), 4.90 (s, 24H; -O-CH2), 4.52 (s, 4H; -N-CH2), 3.74 (s, 48H; -OCH3); MALDI-TOF-MS m/z (M+Na)+ : 2163.87.

2-3-4. Final product (5)의 합성

L3 - Linker (- CO2H ) (300 mg, 0.14 mmol), 2,4-Hexadiyne-1,6-diamine dihydrochloride (4) (12.4 mg, 0.068 mmol), EDC (29 mg, 0.15 mmol), HOBt (20 mg, 0.15 mmol)를 CH2Cl2 (20 mL)에 녹였다. Et3N (2 mL, 14.4 mmol)을 첨가하여 24 시간 교반시켜주었다. 반응이 종결되면 용매를 제거하고 Column chromatography (CH2Cl2 ; MeOH = 99 : 1, v/v), GPC (THF)를 통해 정제하였다. 그 후 동결건조를 하여 흰색의 고체 Final product (5) (71.9 mg, 24%)를 얻었다. 1H NMR (400 MHz, DMSO-d6) : δ 9.17 (b, 6H; -NH), 8.51 (s, 2H; ArH in Linker), 8.45 (s, 4H; ArH in Linker), 6.73-6.39 (m, 84H; o, p-H in ArH), 4.94 (s, 48H; -O-CH2), 4.40 (d, 8H; -N-CH2), 3.41 (s, 4H; ≡ C-CH2) 3.90 (s, 3H; -CO2CH3 in Linker), 3.74 (s, 96H; -OCH3).

3. Dendritic supramolecular polymer의 1H NMR 측정

3-1. Dendritic supramolecular polymer 의 1H NMR 측정을 위한 sample 준비

최종 합성된 dendritic supramolecular polymer를 CDCl3에 일정 농도로 녹인 후 이를 2 개의 NMR tube에 넣고 첫 번째와 두번째 tube에는 아무 처리하지 않고, 세 번째 tube에는 CDCl3과 TFA을 넣어 sample을 준비하였다. 두 번째와 세 번째 sample은 Handy UV lamp (λ= 254 nm)를 이용하여 약 1 시간가량 노광하였다.

4. Solution state experiment

4-1. UV - Vis 및 Fluorescence 측정을 위한 sample 준비

최종화합물을 chloroform에 12.9 mM 농도의 용액으로 만들었다. 그 후 두 개의 sample로 그 중 한 개의 sample을 Handy UV lamp (λ= 254 nm)를 이용하여 약 1 시간가량 노광하였다.

4-2. AFM image 측정을 위한 sample 준비

최종 화합물을 toluene에 녹여 2.5 × 10-5 M 농도의 용액을 준비하여 하루 정도 냉장보관과 차광을 하였다. 이 용액을 mica 위에 spin coating 처리를 하여 sample을 준비하고 Digital Instruments 사의 AFM를 사용하여 image 측정을 하였다.

이와 같이, 최종 화합물의 자기조립에 의한 supramolecular polymer 형성을 확인하기 위하여 AFM (Atomic force microscopy) image를 측정하였으며, 그 결과 Fibrous assembly를 하여 supramolecular polymer를 형성하고 있음을 확인하였고 이를 통해 분자 내부의 1,3,5-benzenetricarboxamide unit에 의한 수소 결합이 작용하여 자기조립이 일어남을 짐작할 수 있었다.

5. Fluorescence image patterning 실험

5-1. Fluorescence image patterning 실험을 위한 sample 준비

dendritic supramolecular polymer를 Toluene에 녹여 2 mg/mL의 농도의 용액을 만들었다. PVDF membrane filter를 이 용액에 담궈 충분히 적신 후 꺼내어 용매를 날려 주었다. Handy UV lamp (λ= 254 nm)를 이용하여 준비된 PVDF membrane filter 위에 metal photomask를 얹고 30 분간 노광시킨 sample을 그리고 heating을 하면서 약 30 분간 UV 노광을 시킨 sample을 준비하였다.

이와 같이 준비한 샘플을 가지고, 먼저 자외선만 노광한 sample의 Fluorescence image를 측정한 결과, photomask에 가려지지 않고 자외선 노광이 된 부분의 형광이 감소함을 확인하였다. 또한, 자외선 노광과 동시에 heating을 한 sample의 Fluorescence image를 측정한 결과 자외선 노광만 한 sample과는 다른 형광의 변화을 가짐을 확인할 수 있었다. 254 nm 자외선이 주어질 때의 방출되는 형광에 대해서는 큰 변화가 없지만 Red, Green, Blue 영역에서는 확연히 형광의 세기가 증가함을 확인할 수 있었다.

6. Solid phase Fluorescence 측정

6-1. Solid phase Fluorescence 측정을 위한 sample 준비

Solid phase fluorescence의 측정을 위한 sample을 만들기 위해서 dendritic supramolecular polymer를 Toluene에 녹여 1 mg/mL의 농도의 용액을 만들었다. PVDF membrane filter를 이 용액에 담궈 충분히 적신 후 꺼내어 용매를 날려 주었다. 같은 조건으로 총 3개의 sample을 만들어 첫 번째 sample은 아무 처리하지 않고, 두 번째 sample은 Handy UV lamp (λ= 254 nm)를 이용하여 30 분간 자외선을 노광하여 주었고, 세 번째 sample은 heating을 하면서 약 30 분간 자외선 노광을 하였다.

이와 같은 자외선을 노광하여 각 sample들의 형광을 측정한 결과, 설계된 화합물이 자외선 노광에 의하여 광중합이 일어나게 되면서 형광의 세기가 감소함을 확인하였다. 그리고 열을 가해주면서 광중합을 시킨 sample의 경우는 자외선 노광만 한 sample보다 기존 영역의 파장뿐만 아니라 다른 영역의 형광의 세기가 증가 함을 확인하였다.

상기 설명 및 이하 도면에 제시된 바와 같이, 본 발명의 여러 구현예에 따른 광 기능성 덴드리머는 UV를 조사하면 디아세틸렌 부분이 중합되면서 형광이 감소하여 패터닝이 가능할 뿐만 아니라, UV 조사할 때 열을 함께 가하면 단파장의 형광은 감소하면서 장파장의 형광은 증가하는 다중 형광 패터닝의 광학 특성을 보인다. 즉, UV와 열에 의한 2가지 기록 모드로 레코딩이 가능하므로 저장능력이 급격하게 증가시킬 수 있고, UV의 조사량과 조사각도 및 국부적인 온도 조절 등을 통해서 3D 패터닝도 가능함을 확인하였다.

또한 상기에 명시적으로 제시하지는 않았으나, 위에서 설명한 바와 같이, UV 조사 시간, 가열 처리 온도, 가열 처리 시간에 따라서 인접 패턴 간의 분해능, 패턴의 명확성 및 균일성, 미세 크기로 패터닝의 가능 여부의 발현 여부가 결정되는 것을 확인하였다.

Claims

하기 화학식 1의 구조를 갖는 광 기능성 덴드리머:
[화학식 1]

상기 Y는
이고;
상기 X는 OH 또는 OR 중에서 선택되고; 상기 R은 C1-C6의 저급 알킬기이며;
상기 n은 1-5의 정수이다.
제1항에 있어서, 상기 R이 메틸기인 것을 특징으로 하는 광기능성 덴드리머.
제1항에 있어서, 상기 광기능성 덴드리머는 하기 화학식 2 또는 화학식 3의 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 광기능성 덴드리머:
[화학식 2]

[화학식 3]

.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 따른 광기능성 덴드리머를 포함하는 기록매체.
제4항에 있어서, 상기 기록 매체는 형광 다중 디스크 또는 3D 홀로그래피 메모리인 것을 특징으로 하는 기록 매체.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 따른 광기능성 덴드리머에 UV를 조사하는 단계를 포함하는 형광 패터닝 방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 따른 광 기능성 덴드리머에 UV 조사와 함께 가열 처리하는 단계를 포함하는 다중 형광 패터닝 방법.