KR101480763B1 - Multifunctional material with reversible phase transfer via layer-by-layer assembly and method for preparing the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 층상자기조립을 이용하여 제조된 가역적 상이동이 가능한 다기능성 물질 및 이의 제조방법에 관한 것으로 기판 또는 입자 형태인 물질 표면에 1층 이상의 층이 적층되되 최외곽층이 아민기를 포함하는 덴드리머 또는 폴리머 층; 또는 금속 또는 금속 산화물 층;인 것을 특징으로 하며, 본 발명에 따르면 유기 용매 및 수용액까지 높은 분산력을 가질 뿐만 아니라 코팅된 입자의 밀도가 현저히 높고 외부 환경에 안정하다.The present invention relates to a reversible phase-shiftable multifunctional material produced by layered self-assembly and a method for producing the same, and more particularly, to a multi-functional material capable of reversibly phase- Or a polymer layer; Or a metal or metal oxide layer. According to the present invention, not only the organic solvent and the aqueous solution have a high dispersing power but also the density of the coated particles is remarkably high and stable in the external environment.

Description

층상자기조립을 이용하여 제조된 가역적 상이동이 가능한 다기능성 물질 및 이의 제조방법{Multifunctional material with reversible phase transfer via layer-by-layer assembly and method for preparing the same} TECHNICAL FIELD The present invention relates to a multifunctional material capable of reversibly phase-shifting and a method for preparing the same,

본 발명은 유기 용매 및 수용액까지 다양한 용매에서 높은 분산력을 가질 뿐만 아니라 코팅된 입자의 밀도가 현저히 높아 다양한 기능성을 보이는 층상자기조립을 이용하여 제조된 가역적 상이동이 가능한 다기능성 물질 및 이의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a multifunctional material capable of reversibly phase-shifting, which is produced by using layered self-assembly showing various functionalities, as well as having a high dispersing power in various solvents up to an organic solvent and an aqueous solution and having a remarkably high density of coated particles, .

층상자기조립(layer-by-layer assembly) 기술은 입자 간의 상보적 상호작용을 통해 물질 표면을 개질하는 기술로서, 가장 범용적인 공정으로 물질 표면의 성질 및 두께를 조절할 수 있는 수단을 제공한다. 이러한 기술은 코팅에 사용되는 입자의 유형과 흡착량에 따라서 비휘발성 메모리 소자, 발광 다이오드, 슈퍼커패시터 및 전기화학 센서 구성 요소의 표면 개질 용도로 이용될 수 있을 뿐만 아니라, 최종적으로 코팅된 박막의 성질에 따라서 적용되는 재료의 친수성, 소수성 및 주화성을 비롯한 화학적 성질을 자유로이 변경 적용시킬 수 있다는 점에서 그 응용의 폭이 매우 넓다(G. Decher, Science 1997, 277, 1232-1237; F. Caruso, R. A. Caruso, H. Mohwald, Science 1998, 282, 1111-1114; Y. Ko, Y. Kim, H. Baek, J. Cho, ACS Nano 2011, 5, 9918-9926; J.-S. Lee, J. Cho, C. Lee, I. Kim, J. Park, Y. Kim, H. Shin, J. Lee, F. Caruso, Nat . Mater . 2007, 2, 790-795; W. K. Bae, J. Kwak, J. Lim, D. Lee, M. K. Nam, K. Char, C. Lee, S. Lee, Nano Lett. 2010, 10, 2368-2373; S. W. Lee, J. Kim, S. Chen, P. T. Hammond, Y. S.-Horn, ACS Nano, 2010, 4, 3889-3896; A. Yu, Z. Liang, J. Cho, F. Caruso, Nano Lett. 2003, 3, 1203-1207).Layer-by-layer assembly technology is a technique for modifying a material surface through complementary interactions between particles, providing the means to control the properties and thickness of the material surface with the most general process. These techniques can be used for surface modification of non-volatile memory devices, light emitting diodes, supercapacitors and electrochemical sensor components depending on the type of particles used and the amount of adsorbed on the coatings, The application is broad in terms of being able to freely change and apply the chemical properties including the hydrophilicity, hydrophobicity and chemotaxis of the applied material according to G. Decher, Science 1997 , 277 , 1232-1237; F. Caruso, RA Caruso, H. Mohwald, Science 1998 , 282, 1111-1114; Y. Ko, Y. Kim, H. Baek, J. Cho, ACS Nano 2011 , 5 , 9918-9926; J.-S. Lee, J. Cho, C. Lee, I. Kim, J. Park, Y. Kim, H. Shin, J. Lee, F. Caruso, Nat . Mater . 2007 , 2 , 790-795; WK Bae, J. Kwak, J. Lim, D. Lee, MK Nam, K. Char, C. Lee, S. Lee, Nano Lett . 2010 , 10 , 2368-2373; SW Lee, J. Kim, S. Chen , PT Hammond, YS-Horn, ACS Nano, 2010, 4, 3889-3896; A. Yu, Z. Liang, J. Cho, F. Caruso, Nano Lett . 2003 , 3 , 1203-1207).

대부분의 경우에 있어, 종래의 층상자기조립 기술은 수성 매질 내에서 연속적으로 증착되는 구성 재료 사이의 정전기적 인력을 통해 이루어져 왔다. 그러나 정전기적 인력을 이용한 재료 간의 결합 및 코팅은 다양한 분야에 적용함에 있어 만족스러울 정도의 강도를 제공하지 못했고, 이를 극복하기 위한 시도로서 최근에는 클릭 화학, 이황화결합, 실란화, 요소 화학, 에스테르 우레탄 또는 아미드 화학을 기반으로 한, 수소 결합과 공유결합 상호작용을 물이나 알코올을 비롯한 극성 용매에서 이용하는 기술이 개발되었다(P. Podsiadlo, A. K. Kaushik, E. M. Arruda, A. M. Waas, B. S. Shim, J. Xu, H. Nandivada, B. G. Pumplin, J. Lahann, A. Ramamoorthy, N. A. Kotov, Science, 2007, 318, 80-83; J. Cho, J. Hong, K. Char, F. Caruso, J. Am . Chem . Soc . 2006, 128, 9935-9942; D. Wang, A. L. Rogach, F. Caruso, Chem . Mater . 2003, 15, 2724-2729; D. Wang, A. L. Rogach, F. Caruso, Nano Lett . 2002, 2, 857; e) M. Braun, C. Burda, M. A. El-Sayed, J. Phys . Chem. A. 2001, 105, 5548-5551; G. Schmid, N. Klein, L. Korste, Polyhedron, 1988, 7, 605-608; J. Simard, C. Briggs, A. K. Boal, V. M. Rotello, Chem . Commun ., 2000, 1943-1944; D. I. Gittins, F. Caruso, Angew , Chem . Int . Ed . 2001, 40, 3001-3004).In most cases, conventional layered self-assembly techniques have been made through electrostatic attraction between constituent materials that are continuously deposited in an aqueous medium. However, the bonding and coating between materials using electrostatic attraction did not provide satisfactory strength in application to various fields. In order to overcome this problem, click chemical, disulfide bond, silanization, urea chemical, ester urethane (AM Pudsiadlo, AK Kaushik, EM Arruda, AM Waas, BS Shim, J. Xu, < RTI ID = 0.0 > H. Nandivada, BG Pumplin, J. Lahann, A. Ramamoorthy, NA Kotov, Science , 2007 , 318 , 80-83; J. Cho, J. Hong, K. Char, F. Caruso, J. Am . Chem . Soc 2006, 128, 9935-9942;. D. Wang, AL Rogach, F. Caruso, Chem Mater 2003, 15, 2724-2729;.. D. Wang, AL Rogach, F. Caruso, Nano Lett . 2002 , 2 , 857; e) M. Braun, C. Burda, MA El-Sayed, J. Phys . Chem. A. 2001 , 105 , 5548-5551; G. Schmid, N. Klein, L. Korste , Polyhedron, 1988, 7, 605-608; J. Simard, C. Briggs, AK Boal, VM Rotello, Chem . Commun . , 2000 , 1943-1944; DI Gittins, F. Caruso, Angew , Chem . Int . Ed . 2001 , 40 , 3001-3004).

그러나 정전기적 인력 또는 수소 결합을 이용하는 상기 층상자기조립 기술의 경우, 동일한 전하를 갖는 인접한 코팅 입자 사이에 발생하는 정전기적 척력으로 인해 코팅 과정에서의 입자간 유격이 발생하며, 따라서 코팅 후의 충전밀도가 30 % 미만으로 낮아져 표면 개질 정도가 만족스러울 정도로 이루어지지 못했다. 뿐만 아니라, 이러한 코팅 기술은 친수성 또는 극성 용매를 전제하기 때문에 낮은 수준의 누설전류를 필요로 하는 전자소자 또는 석유화학산업에 있어서 그 적용이 매우 어렵다. However, in the case of the layered self-assembly technique using electrostatic attraction or hydrogen bonding, intergranular clearance occurs in the coating process due to the electrostatic repulsive force generated between adjacent coating particles having the same electric charge, And the degree of surface modification was not satisfactory. In addition, since such coating techniques presuppose hydrophilic or polar solvents, their application is very difficult in electronic devices or petrochemical industries that require low levels of leakage current.

따라서 유기 용매에서 수용액에 이르기까지 다양한 용매에서 분산이 가능하며, 치밀한 구조로 코팅되어 다기능성을 갖는 층상자기조립 기술이 요구되고 있다.Accordingly, there is a demand for a layered self-assembly technique that can be dispersed in various solvents ranging from an organic solvent to an aqueous solution, and is coated with a dense structure to have versatility.

본 발명의 목적은 유기 용매 및 수용액까지 다양한 용매에서 높은 분산력을 가질 뿐만 아니라 다양한 기능성을 보이는 층상자기조립을 이용하여 제조된 가역적 상이동이 가능한 다기능성 물질을 제공하는데 있다.It is an object of the present invention to provide a multifunctional material capable of reversibly phase-shifting by using layered self-assembly which not only has a high dispersion power in various solvents up to an organic solvent and an aqueous solution but also exhibits various functions.

또한, 본 발명의 다른 목적은 상기 가역적인 상이동이 가능한 다기능성 물질을 제조하는 방법을 제공하는데 있다.It is another object of the present invention to provide a method for producing the above-mentioned multifunctional material capable of reversible phase transfer.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 층상자기조립을 이용하여 제조된 가역적인 상이동이 가능한 다기능성 물질은 기판 또는 입자 형태인 물질 표면에 1층 이상의 층이 적층되되,In order to accomplish the above object, the present invention provides a multi-functional material capable of reversibly phase-shifting, which is produced by using layered self-assembly of the present invention,

최외곽층이 아민기를 포함하는 덴드리머 또는 폴리머 층; 또는 A dendrimer or polymer layer wherein the outermost layer comprises an amine group; or

유기용매에서 합성된 금속 또는 금속 산화물 층;일 수 있다.Or a metal or metal oxide layer synthesized in an organic solvent.

상기 판 또는 입자 형태인 물질 표면과 최외곽층 사이에 아민기를 포함하는 덴드리머 또는 폴리머 층; 및 A dendrimer or polymer layer comprising an amine group between the surface of the material in the form of a plate or particle and the outermost layer; And

금속 또는 금속 산화물 층이 각각 최소 1회 이상 교대로 적층될 수 있다.The metal or metal oxide layers may be alternately laminated at least once each.

또한, 상기 기판 또는 입자 형태인 물질 표면에 아민기를 포함하는 덴드리머 또는 폴리머 층; 및 Further, a dendrimer or polymer layer containing an amine group on the substrate or in the form of particles in the form of a particle; And

금속 또는 금속 산화물 층이 각각 최소 1회 이상 교대로 적층되고,The metal or metal oxide layer is alternately laminated at least once each,

상기 적층된 금속 또는 금속 산화물 층 상면에 최외곽층으로 아민기를 포함하는 덴드리머 또는 폴리머 층이 적층될 수 있다.A dendritic polymer or a polymer layer including an amine group may be laminated on the upper surface of the stacked metal or metal oxide layer.

상기 입자는 콜로이드 입자 또는 탄소나노튜브일 수 있다.The particles may be colloidal particles or carbon nanotubes.

상기 기판은 아민그룹이 코팅될 수 있는 콜로이드 입자일 수 있다.The substrate may be a colloidal particle on which an amine group may be coated.

상기 덴드리머 또는 폴리머 층은 폴리(아미도아민), 폴리(에틸렌이민) 및 그 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택된 덴드리머 또는 폴리머를 포함할 수 있다.The dendrimer or polymer layer may comprise a dendrimer or polymer selected from the group consisting of poly (amidoamine), poly (ethyleneimine), and mixtures thereof.

상기 금속 또는 금속 산화물 층은 은, 금, 백금, 철, 철 산화물, 망간, 망간 산화물, 바륨, 바륨 산화물, 티타늄, 티타늄 산화물 및 그 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택된 금속 또는 금속 산화물을 포함할 수 있다.The metal or metal oxide layer may comprise a metal or metal oxide selected from the group consisting of silver, gold, platinum, iron, iron oxide, manganese oxide, barium, barium oxide, titanium, titanium oxide and mixtures thereof.

상기 덴드리머 또는 폴리머 층과 상기 금속 또는 금속 산화물 층은 서로 공유 결합된 것일 수 있다.The dendrimer or polymer layer and the metal or metal oxide layer may be covalently bonded to each other.

상기 다기능성 물질의 최외곽층이 아민기를 포함하는 덴드리머 또는 폴리머 층인 경우에는 덴드리머 또는 폴리머 층 상면에 정전식 다층을 더 포함할 수 있다.When the outermost layer of the multifunctional material is a dendrimer or a polymer layer containing an amine group, the multifunctional material may further include an electrostatic multilayer on the dendrimer or polymer layer.

상기 정전식 다층은 음전하 CAT효소 층과 아민기를 포함하는 양전하 폴리머 층이 각각 최소 1회 이상 교대로 적층된 다층; 또는 음전하 폴리머 층과 양전하 귀금속 층이 각각 최소 1회 이상 교대로 적층된 다층;일 수 있다.Wherein the electrostatic multilayer comprises a multilayer in which positive charge polymer layers comprising a negatively charged CAT enzyme layer and an amine group are alternately stacked at least once each; Or a multilayer in which a negative charge polymer layer and a positively charged noble metal layer are alternately laminated at least one time each.

상기 정전식 다층에서 양전하 폴리머 층은 폴리(알릴아민하이드로클로라이드)(PAH), 폴리에틸렌이민(PEI) 및 폴리디알릴디메틸암모늄클로라이드 (poly(diallyl dimethyl ammonium chloride)(PDADMAC))로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있으며, 음전하 폴리머 층은 폴리(아크릴릭 엑시드)(PAA)일 수 있다. Wherein the positive charge polymer layer in the electrostatic multilayer is selected from the group consisting of poly (allylamine hydrochloride) (PAH), polyethyleneimine (PEI), and polydiallyl dimethyl ammonium chloride (PDADMAC) And the negative charge polymer layer may be poly (acrylic acid) (PAA).

상기 양전하 귀금속은 은, 금, 백금 및 그 혼합물로 이루어지는 군에서 선택될 수 있다.The positive charge precious metal may be selected from the group consisting of silver, gold, platinum and mixtures thereof.

또한, 상기한 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 층상자기조립을 이용하여 가역적인 상이동이 가능한 다기능성 물질의 제조방법은 기판 또는 입자 형태인 물질 표면에 하기 물질이 1회 이상 코팅되되,According to another aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a multi-functional material capable of reversibly phase-shifting using layered self-assembly according to the present invention, comprising:

아민기를 포함하는 덴드리머 또는 폴리머로 코팅; 또는 Coating with a dendrimer or polymer comprising an amine group; or

소수성 안정화제와 결합한 금속 또는 금속 산화물로 코팅;을 마지막에 수행할 수 있다.Coating with a metal or metal oxide combined with a hydrophobic stabilizer can be performed at the end.

상기 소수성 안정화제는 올레산, 올레일아민, 팔미트산, 테트라옥틸암모늄브로마이드 및 그 혼합물로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.The hydrophobic stabilizer may be selected from the group consisting of oleic acid, oleylamine, palmitic acid, tetraoctylammonium bromide, and mixtures thereof.

상기 덴드리머 또는 폴리머와, 금속 또는 금속 산화물의 코팅 시, 상기 소수성 안정화제가 덴드리머 또는 폴리머의 아민기와의 인-시츄 리간드 교환(In-Situ Ligand Exchange) 반응을 통하여, 상기 덴드리머 또는 폴리머의 아민기에 의해 치환됨으로써, 상기 금속 또는 금속 산화물과 상기 덴드리머 또는 폴리머 사이에 공유 결합이 형성될 수 있다.When the dendrimer or the polymer is coated with a metal or a metal oxide, the hydrophobic stabilizer is substituted by an amine group of the dendrimer or polymer through an in-situ ligand exchange reaction with an amine group of the dendrimer or the polymer A covalent bond can be formed between the metal or metal oxide and the dendritic polymer or the polymer.

상기 소수성 안정화제는 카복실기, 카복실산염, 암모늄기 및 암모늄염으로 이루어진 군에서 선택된 관능기를 가질 수 있다.The hydrophobic stabilizer may have a functional group selected from the group consisting of a carboxyl group, a carboxylic acid salt, an ammonium group and an ammonium salt.

상기 덴드리머 또는 폴리머로 코팅; 및 금속 또는 금속 산화물로 코팅을 교대로 1 내지 10회 반복 시행할 수 있다.Coating with the dendrimer or polymer; And coating with a metal or a metal oxide can be repeatedly performed one to ten times.

상기 덴드리머 또는 폴리머로의 코팅이 마지막으로 수행되는 경우에는, 덴드리머 또는 폴리머 코팅 단계 이후에 정전식 다층을 코팅하는 단계를 더 포함할 수 있다.If the coating with the dendrimer or polymer is performed last, it may further include coating the electrostatic multilayer after the dendrimer or polymer coating step.

상기 정전식 다층은 음전하 CAT효소 코팅과 아민기를 포함하는 양전하 폴리머 코팅이 각각 최소 1회 이상 교대로 코팅된 다층; 또는 음전하 폴리머 코팅과 양전하 귀금속 코팅이 각각 최소 1회 이상 교대로 코팅된 다층;일 수 있다.Wherein the electrostatic multilayer comprises a multi-layer in which a negatively charged CAT enzyme coating and a positively charged polymer coating comprising an amine group are each coated alternately at least once; Or a multilayer in which the negative charge polymer coating and the positive charge precious metal coating are each coated alternately at least once.

본 발명의 층상자기조립을 이용하여 가역적인 상이동이 가능한 다기능성 물질은 유기 용매에서 수용액까지 다양한 용매에서 높은 분산력을 가지며, 코팅된 입자의 밀도가 현저히 높아 다양한 기능성(증착되는 코팅 물질에 따라 서로 다른 기능성을 가지므로 다층으로 형성 시 다양한 기능성을 보임)을 보일 뿐만 아니라, 외부 환경에 안정하다. 코팅입자의 밀도가 낮으면 다양한 코팅 물질이 증착되더라도 다양한 기능성을 갖지 못한다.Multifunctional materials that can be reversibly phase-shifted using the layered self-assembly of the present invention have a high dispersing power in various solvents from organic solvent to aqueous solution, and the density of the coated particles is remarkably high, so that various functionalities It has various functionalities and thus exhibits various functions when formed into a multi-layered structure), and is stable in an external environment. If the density of the coating particles is low, various coating materials do not have various functionalities even if they are deposited.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 입자를 코팅하는 과정을 나타내는 개념도이다.
도 2는 본 발명에 따라 톨루엔에서 합성된 OAFe3O4NPs의 HR-TEM이미지이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 ISLE 반응을 이용한 (덴드리머/OAFe3O4NPs)n 다층의 ATR-FTIR 스펙트럼이다.
도 4a는 본 발명의 다른 실시예에 따라 제조된 (덴드리머/OAAgNPs)n 다층의 ATR-FTIR 스펙트럼이다.
도 4b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 제조된 (덴드리머/TOABrAuNPs)n 다층의 ATR-FTIR 스펙트럼이다.
도 5a는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 (덴드리머/OAFe3O4NPs) n 다층 코팅된 SiO2 콜로이드의 증가하는 이중층 수(n)와 입자크기에 대한 그래프이다.
도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 (덴드리머/OAFe3O4NPs) 9 다층 코팅된 SiO2 콜로이드의 HR-TEM 이미지이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 (덴드리머/OAFe3O4NPs) n 다층의 QCM데이터이다.
도 7a는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 (덴드리머/OAFe3O4NPs) n 다층 코팅된 SiO2 콜로이드를 298K에서 측정한 자성곡선이다.
도 7b는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 (덴드리머/OAFe3O4NPs) n 다층 코팅된 SiO2 콜로이드를 5K에서 측정한 자성곡선이다.
도 7c는 150 Oe에서 측정된 ZFC 및 FC 자화 온도 변화를 나타낸 그래프이다.
도 8a는 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 수용액에서 제조된 음이온 Fe3O4NPs의 HR-TEM이미지이다.
도 8b는 150 Oe에서 측정된 음이온 Fe3O4NPs의 ZFC 및 FC 자화 온도 변화를 나타낸 그래프이다.
도 9a는 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 제조된 (PAH/음이온 Fe3O4NPs)1 다층이 코팅된 SiO2콜로이드의 SEM이미지이다.
도 9b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 제조된 (PAH/음이온 Fe3O4NPs)3 다층이 코팅된 SiO2콜로이드의 SEM이미지이다.
도 10a는 최외곽이 덴드리머인 층인 (덴드리머/OAFe3O4NPs) 4.5 /덴드리머 다층 코팅된 SiO2 콜로이드에서 음이온 효소(CAT)와 양이온 PAH의 교호 증착으로 발생하는 제타-포텐셜 값의 변화를 나타낸 그래프이다.
도 10b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 제조된 (덴드리머/OAFe3O4NPs) 4.5 /(CAT/PAH)n 다층 코팅된 콜로이드(n=1, 2, 3, 4)의 SEM이미지이다.
도 10c는 (덴드리머/OAFe3O4NPs)4다층 코팅된 콜로이드에 (CAT/PAH)3 다층 증착 후 톨루엔에서 수용액으로의 콜로이드 상이동과, 자성 응답 특성을 표시하는 (덴드리머/OAFe3O4NPs)4/덴드리머/(CAT/PAH)3 다층 코팅된 콜로이드의 사진이미지이다.
도 10d는 스캔 속도의 함수로 15 mM H2O2을 포함하는 pH 7.0 PBS에서 (덴드리머/OAFe3O4NPs)4/덴드리머/(CAT/PAH)3 다층 코팅된 콜로이드로 개질된 ITO 전극의 순환전압전류(Cyclic voltammograms) 그래프이다.
도 11은 최외곽이 덴드리머인 층인 (덴드리머/OAFe3O4NPs) 4.5 /덴드리머 다층 코팅된 SiO2 콜로이드에서 음이온 PAA와 양이온 DMAPAuNPs의 교호 증착으로 발생하는 제타-포텐셜 값의 변화를 나타낸 그래프이다.
도 12a는 SiO2콜로이드/(덴드리머/OAFe3O4NPs)4(왼쪽) 및 SiO2콜로이드/(덴드리머/OAFe3O4NPs)4/덴드리머/(PAA/DMAP-AuNNPs)5(오른쪽)의 SEM이미지이다.
도 12b는 1에서 5로 이중층 수(n)가 증가한 SiO2콜로이드/(덴드리머/OAFe3O4NPs)4.5/(PAA/DMAP-AuNPs) n 의 표면 플라즈몬 공명 스펙트럼이다. 점선은 수용액에서 DMAPAuNPs의 표면 플라즈몬 공명 스펙트럼이다.
도 12c는 자성 응답 물질로 코팅된 (덴드리머/OAFe3O4NPs)4.5/덴드리머/(PAA/DMAPAuNPs) n 다층 코팅된 콜로이드의 사진 이미지이다.
도 12d는 (덴드리머/OAFe3O4NPs)2,(덴드리머/OAFe3O4NPs)2/덴드리머, (덴드리머/OAFe3O4NPs)4/덴드리머/(PAA/DMAPAuNPs)2,(덴드리머/OAFe3O4NPs)4/덴드리머/(PAA/DMAPAuNPs)2/(덴드리머/OAFe3O4NPs)2다층 코팅된 콜로이드의 사진 이미지이다(왼쪽에서 오른쪽으로).
도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 제조된 (덴드리머/TOAAuNPs)n 다층 코팅된 콜로이드의 SEM이미지이다.
1 is a conceptual view illustrating a process of coating particles according to an embodiment of the present invention.
2 is an HR-TEM image of OAFe 3 O 4 NPs synthesized in toluene according to the present invention.
3 is an ATR-FTIR spectrum of (dendrimer / OAFe 3 O 4 NPs ) n multilayers using an ISLE reaction according to one embodiment of the present invention.
4A is an ATR-FTIR spectrum of (dendrimer / OAAg NPs ) n multilayers prepared according to another embodiment of the present invention.
4B is an ATR-FTIR spectrum of (dendrimer / TOABrAu NPs ) n multilayers prepared according to another embodiment of the present invention.
Figure 5a is a graph of the double layer number (n) and the particle size to increase the n multi-layer coated with SiO 2 colloid (dendrimer / OAFe 3 O 4NPs) prepared according to one embodiment of the invention.
Figure 5b is a HR-TEM image of a multi-layer 9 coated with SiO 2 colloid (dendrimer / OAFe 3 O 4NPs) prepared according to one embodiment of the invention.
Figure 6 is QCM data of (dendrimer / OAFe 3 O 4 NPs ) n multilayers prepared according to one embodiment of the present invention.
Figure 7a is a magnetic curve measured at 298 K of a (dendrimer / OAFe 3 O 4 NPs ) n multilayer coated SiO 2 colloid prepared according to one embodiment of the present invention.
Figure 7b is a magnetic curves measured in the (dendrimer / OAFe 3 O 4NPs) n 5K a multi-layer-coated SiO 2 colloids prepared according to one embodiment of the invention.
7C is a graph showing changes in ZFC and FC magnetization temperatures measured at 150 Oe.
8A is an HR-TEM image of an anionic Fe 3 O 4 NPs prepared in an aqueous solution according to another embodiment of the present invention.
8B is a graph showing changes in ZFC and FC magnetization temperatures of anion Fe 3 O 4NPs measured at 150 Oe.
9A is an SEM image of a SiO 2 colloid coated with (PAH / anion Fe 3 O 4 NPs ) 1 multilayer prepared according to another embodiment of the present invention.
Figure 9b is an SEM image of yet made according to another embodiment (PAH / anion Fe 3 O 4NPs) 3 multi-layer with the coated SiO 2 colloids of the present invention.
FIG. 10A is a graph showing changes in zeta-potential value caused by alternate deposition of anion enzyme (CAT) and cationic PAH in a multilayer SiO 2 colloid coated with dendrimer (Dendrimer / OAFe 3 O 4 NPs ) 4.5 / dendrimer to be.
10B is a SEM image of a 4.5 (CAT / PAH) n multilayer coated colloid (n = 1, 2, 3, 4) prepared according to another embodiment of the present invention (dendrimer / OAFe 3 O 4 NPs ).
Figure 10c shows the colloidal phase migration from toluene to aqueous solution after (CAT / PAH) 3 multilayer deposition on (dendrimer / OAFe 3 O 4 NPs ) 4 multilayer coated colloids (dendrimer / OAFe 3 O 4 NPs ) 4 / dendrimer / (CAT / PAH) 3 multilayer coated colloid.
Figure 10d shows the circulation of a 4 dendrimer / (CAT / PAH) 3 multilayer coated colloid-modified ITO electrode (Dendrimer / OAFe 3 O 4 NPs ) in pH 7.0 PBS containing 15 mM H 2 O 2 as a function of scan speed A graph of the cyclic voltammograms.
FIG. 11 is a graph showing the relationship between the dendrimer (Dendrimer / OAFe 3 O 4 NPs ) 4.5 / dendrimer Potential values generated by alternate deposition of anion PAA and cationic DMAPAu NPs in multilayer coated SiO 2 colloid.
Figure 12a is a SiO 2 colloid / (dendrimer / OAFe 3 O 4NPs) 4 (left) and SiO 2 colloids / (dendrimer / OAFe 3 O 4NPs) 4 / dendrimer / (PAA / DMAP-Au NNPs) 5 (right) of the SEM Image.
12B is a surface plasmon resonance spectrum of SiO 2 colloid / (dendrimer / OAFe 3 O 4 NPs ) 4.5 / (PAA / DMAP-Au NPs ) n in which the bilayer number (n) increases from 1 to 5. The dotted line is the surface plasmon resonance spectrum of DMAPAu NPs in aqueous solution.
12C is a photographic image of a multilayer coated colloid coated with a magnetic response material (dendrimer / OAFe 3 O 4 NPs ) 4.5 / dendrimer / (PAA / DMAPAu NPs ) n .
Figure 12d is a (dendrimer / OAFe 3 O 4NPs) 2, ( dendrimer / OAFe 3 O 4NPs) 2 / dendrimer (dendrimer / OAFe 3 O 4NPs) 4 / dendrimer / (PAA / DMAPAu NPs) 2 , ( dendrimer / OAFe 3 O ( 4NPs ) 4 / Dendrimer / (PAA / DMAPAu NPs ) 2 / (Dendrimer / OAFe 3 O 4NPs ) 2 is a photographic image of the multilayer coated colloid (left to right).
Figure 13 is a SEM image of a (dendrimer / TOAAu NPs ) n multilayer coated colloid prepared according to another embodiment of the present invention.

본 발명은 유기 용매에서 수용액까지 다양한 용매에서 높은 분산력을 가질 뿐만 아니라 코팅된 입자의 밀도가 현저히 높아 다양한 기능성을 보이는 층상자기조립을 이용하여 제조된 가역적 상이동이 가능한 다기능성 물질 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a multifunctional material capable of reversibly phase-shifting, which is produced by using layered self-assembly having various functionalities such as high dispersibility in various solvents from organic solvent to aqueous solution and high density of coated particles, .

이하, 본 발명을 상세하게 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described in detail.

본 발명의 층상자기조립을 이용하여 제조된 가역적 상이동이 가능한 다기능성 물질은 기판 또는 입자 형태인 물질 표면에 1층 이상의 층이 적층되되,The reversibly phase-shiftable multifunctional material produced by the layered self-assembly of the present invention may be formed by stacking one or more layers on the surface of a substrate or a material in the form of particles,

최외곽층이 아민기를 포함하는 덴드리머 또는 폴리머 층; 또는 A dendrimer or polymer layer wherein the outermost layer comprises an amine group; or

금속 또는 금속 산화물 층;일 수 있다. Metal or metal oxide layer.

최외곽층이 상기 덴드리머 또는 폴리머 층; 또는 금속(또는 금속 산화물) 층이라면 최외곽층 아래의 중간층은 어느 것이나 상관없지만, 덴드리머 또는 폴리머 층; 또는 금속(또는 금속 산화물) 층인 것이 바람직하다. 구체적으로, 덴드리머 또는 폴리머 층; 또는 금속(또는 금속 산화물) 층이 각각 최소 1회 이상 교대로 적층되는 것이 바람직하다.Wherein the outermost layer comprises the dendrimer or polymer layer; Or a metal (or metal oxide) layer, the intermediate layer below the outermost layer may be any, but a dendrimer or polymer layer; Or a metal (or metal oxide) layer. Specifically, a dendrimer or polymer layer; Or the metal (or metal oxide) layer are alternately laminated at least once each.

상기 입자 및 기판은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 바람직하게 상기 입자는 콜로이드 입자 또는 탄소나노튜브로 이루어진 군에서 선택된 1종일 수 있으며, 기판은 아민그룹이 코팅될 수 있는 콜로이드 입자로 이루어진 군에서 선택된 1종일 수 있다.The particles and the substrate are not particularly limited, but preferably, the particles may be one selected from the group consisting of colloidal particles and carbon nanotubes, and the substrate may be one selected from the group consisting of colloid particles, .

상기 아민기를 포함하는 덴드리머 또는 폴리머 층에는 아민기를 포함하는 화합물이라면 자유롭게 선택되어 포함될 수 있으나, 바람직하게는 폴리(아미도아민), 폴리(에틸렌이민)의 덴드리머 또는 폴리머가 선택되어 포함될 수 있고, 더욱 바람직하게는 폴리(아미도아민) 또는 폴리(에틸렌이민)의 덴드리머 입자가 포함될 수 있다. 이는 크기가 지나치게 큰 입자를 사용하는 경우에는 입자 사이의 간극이 넓어져 코팅의 목적에 부합하지 않게 될 소지가 있기 때문이다.The dendritic polymer or the polymer layer containing the amine group may be freely selected and included if it is an amine group-containing compound. Preferably, a dendritic polymer or a polymer of poly (amidoamine) or poly (ethyleneimine) Preferably, dendritic particles of poly (amidoamine) or poly (ethyleneimine) may be included. This is because, when particles having an excessively large size are used, the gap between the particles may become wider and may not meet the purpose of the coating.

또한, 상기 금속 또는 금속 산화물 층은 은, 금, 백금, 철, 철 산화물, 망간, 망간 산화물, 바륨, 바륨 산화물, 티타늄, 및 티타늄 산화물로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상의 입자를 포함할 수 있다. 그러나 상기 금속 또는 금속 산화물 입자는 어디까지나 예시에 불과한 것으로, 당업자는 목적에 따라 자유롭게 코팅하고자 하는 금속 또는 금속 산화물 입자를 선택 및 포함시킬 수 있으며, 본 발명은 이러한 금속 또는 금속 산화물 입자의 종류에 의해 한정되지 아니한다. 상기 금속 또는 금속 산화물 층은 본 발명에 따른 가역적인 상이동이 가능한 다기능성 물질에 자성을 부여할 수 있다.The metal or metal oxide layer may include at least one particle selected from the group consisting of silver, gold, platinum, iron, iron oxide, manganese, manganese oxide, barium, barium oxide, titanium and titanium oxide. However, the metal or metal oxide particles are merely examples, and those skilled in the art can select and include the metal or metal oxide particles to be freely coated according to the purpose. It is not limited. The metal or metal oxide layer may impart magnetism to the reversibly phase-shiftable multi-functional material according to the present invention.

또한 본 발명에 따른 가역적인 상이동이 가능한 다기능성 물질은 상기 덴드리머 또는 폴리머 층의 아민기와 상기 금속 또는 금속 산화물 층의 입자가 서로 공유 결합된 것을 특징으로 한다.Also, the multifunctional material capable of reversibly phase-shifting according to the present invention is characterized in that the amine group of the dendrimer or polymer layer and the particles of the metal or metal oxide layer are covalently bonded to each other.

이러한 공유 결합은, 먼저 상기 금속 또는 금속 산화물 입자에 올레산, 올레일아민, 팔미트산, 테트라옥틸암모늄브로마이드 및 그 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택된 소수성 안정화제를 결합시킨 뒤에, 상기 덴드리머 또는 폴리머의 아민기; 및 금속 또는 금속 산화물에 결합된 상기 소수성 안정화제;가 용매 중에서 인-시츄 리간드 교환(In-Situ Ligand Exchange, 이하 ISLE) 반응하여, 상기 금속 또는 금속 산화물에 결합된 소수성 안정화제가 상기 덴드리머 또는 폴리머의 아민기에 의해 치환됨으로써 형성된 것이다. 이에 의하여 밀도가 조밀하게 금속 또는 금속 산화물 입자가 패킹된 금속 또는 금속 산화물 층이 형성된다. Such covalent bonding may be achieved by first bonding the metal or metal oxide particles to a hydrophobic stabilizer selected from the group consisting of oleic acid, oleylamine, palmitic acid, tetraoctylammonium bromide, and mixtures thereof, ; And the hydrophobic stabilizer bound to the metal or metal oxide are reacted in an in-situ ligand exchange (hereinafter, referred to as ISLE) in a solvent, and a hydrophobic stabilizer bound to the metal or metal oxide is reacted with the dendritic polymer or the polymer Lt; / RTI > is substituted by an amine group. Thereby forming a metal or metal oxide layer in which the metal or metal oxide particles are packed in a dense manner.

좀 더 상세히 설명하면, 상기 소수성 안정화제는 카복실기, 카복실산염, 암모늄기, 또는 암모늄염인 관능기를 포함할 수 있고, 상기 관능기로 인해 상기 소수성 안정화제는 금속 또는 금속산화물과 약한 결합을 형성하는데, 상기 약한 결합은 덴드리머 또는 폴리머의 아민기에 의해 중간단계 없는 ISLE 반응이 일어나는 원인이 되고, 이에 따라 상기 약한 결합이 덴드리머 또는 폴리머의 아민기와 금속 또는 금속 산화물 사이의 더 강한 결합으로 대체되는 것이다. 따라서 본 발명에 따른 가역적인 상이동이 가능한 다기능성 물질은 매우 강하게 결합되어 있고, 이러한 결합력은 본 발명에 따른 가역적인 상이동이 가능한 다기능성 물질이 보이는 외부 환경에 대한 높은 안정성의 원인이기도 하다.More specifically, the hydrophobic stabilizer may include a functional group that is a carboxyl group, a carboxylate, an ammonium group, or an ammonium salt, and the functional group causes the hydrophobic stabilizer to form a weak bond with a metal or a metal oxide, A weak bond causes an intermediate stage ISLE reaction to take place by the dendrimer or the amine group of the polymer, so that the weak bond is replaced by a stronger bond between the amine group of the dendrimer or polymer and the metal or metal oxide. Therefore, the multifunctional materials capable of reversibly phase-shifting according to the present invention are strongly bonded, and the binding force is also a cause of high stability to the external environment in which the multifunctional materials capable of reversible phase transfer according to the present invention are visible.

본 발명에 따르면, 가역적인 상이동이 가능한 다기능성 물질의 최외곽층이 덴드리머 또는 폴리머 층인 경우에는 상기 덴드리머 또는 폴리머 층 위에 정전식 다층을 더 포함하여 정전기적 층상자기조립을 이용하여 제조되며, 더욱 다양한 기능성을 부여할 수 있다. According to the present invention, in the case where the outermost layer of the multifunctional material capable of reversible phase migration is a dendrimer or a polymer layer, the multifunctional material is manufactured using the electrostatic multilayer self-assembly further including the electrostatic multilayer on the dendrimer or polymer layer, Various functions can be given.

상기 정전식 다층은 음전하 CAT효소 층과 아민기를 포함하는 양전하 폴리머 층이 각각 최소 1회 이상 교대로 적층된 다층이거나, 음전하 폴리머 층과 양전하 귀금속 층이 각각 최소 1회 이상 교대로 적층된 다층일 수 있다. 예컨대, 상기 음전하 CAT효소 층과 아민기를 포함하는 양전하 폴리머 층이 각각 최소 1회 이상 교대로 적층된 다층은 정전기적 기능성, 촉매로서의 기능성을 더 부여할 수 있으며, 음전하 폴리머 층과 양전하 귀금속 층이 각각 최소 1회 이상 교대로 적층된 다층은 촉매로서의 기능성을 더 부여할 수 있다.The electrostatic multilayer may be a multi-layered structure in which a positive charge polymer layer including a negative charge CAT enzyme layer and an amine group is alternately laminated at least once, or a multilayer structure in which a negative charge polymer layer and a positively charged noble metal layer are alternately stacked have. For example, the multilayer in which the negative charge CAT enzyme layer and the positive charge polymer layer including an amine group are alternately laminated at least one time may further impart electrostatic function and functionality as a catalyst, and each of the negative charge polymer layer and the positive charge precious metal layer The multilayer stacked alternately at least one time may further impart functionality as a catalyst.

상기 정전식 다층에 사용된 아민기를 포함하는 양전하 폴리머 층은 폴리(알릴아민하이드로클로라이드)(PAH), 폴리에틸렌이민(PEI) 및 폴리디알릴디메틸암모늄클로라이드(poly(diallyl dimethyl ammonium chloride)(PDADMAC))로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있으며, 음전하 폴리머 층은 폴리(아크릴릭 엑시드)(PAA)일 수 있고, 양전하 귀금속은 은, 금 및 백금으로 이루어지는 군에서 선택된 1종 이상일 수 있다.The positively charged polymer layer comprising amine groups used in the electrostatic multilayer may be selected from the group consisting of poly (allylamine hydrochloride) (PAH), polyethyleneimine (PEI) and poly (diallyl dimethyl ammonium chloride) (PDADMAC) And the negative charge polymer layer may be poly (acrylic acid) (PAA), and the positive charge precious metal may be at least one selected from the group consisting of silver, gold and platinum.

본 발명에 따른 가역적인 상이동이 가능한 다기능성 물질의 최외곽층이 덴드리머 또는 폴리머층(친수성 층)인 경우에는 수용액에서 안정하게 분산되며, 최외곽층이 금속 또는 금속 산화물 층(소수성 층)인 경우에는 유기용매에서 안정하게 분산되며, 최외곽층이 정전식 다층(친수성 층)인 경우에는 수용액에서 안정하게 분산되므로 최외곽층의 성분에 따라 유기용매에서 수용액까지 다양한 용매에서 가역적인 상이동이 가능하다.
When the outermost layer of the multifunctional material capable of reversible phase migration according to the present invention is a dendrimer or a polymer layer (hydrophilic layer), it is stably dispersed in an aqueous solution and the outermost layer is a metal or metal oxide layer (hydrophobic layer) In the case where the outermost layer is an electrostatic multi-layer (hydrophilic layer), it is stably dispersed in an aqueous solution. Therefore, depending on the constituents of the outermost layer, reversible phase shift in various solvents from an organic solvent to an aqueous solution It is possible.

또한, 본 발명은 층상자기조립을 이용하여 제조된 가역적 상이동이 가능한 다기능성 물질을 제조하는 방법을 제공한다.The present invention also provides a method for producing a reversibly phase-shiftable multifunctional material produced using layered self-assembly.

본 발명의 다기능성 물질의 제조방법은 기판 또는 입자 형태인 물질 표면에 하기 물질을 1회 이상 코팅하되, 아민기를 포함하는 덴드리머 또는 폴리머로 코팅; 또는 소수성 안정화제와 결합한 금속 또는 금속 산화물로 코팅;을 마지막에 수행한다. 상기 덴드리머 또는 폴리머로 코팅; 및 금속 또는 금속 산화물로 코팅을 순서에 상관없이 교대로 1 내지 10회 반복 시행할 수 있다. The method for preparing a multifunctional material according to the present invention comprises coating a substrate or a surface of a material in the form of particles with a dendrimer or a polymer containing an amine group, Or with a metal or metal oxide in combination with a hydrophobic stabilizer. Coating with the dendrimer or polymer; And coating with a metal or a metal oxide can be repeatedly carried out one to ten times in this order.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 입자를 코팅하는 과정을 나타내는 개념도이며, 도 1을 참조하여 구체적으로 설명한다.FIG. 1 is a conceptual view illustrating a process of coating particles according to an embodiment of the present invention, and will be described in detail with reference to FIG.

먼저, 입자를 아민기를 포함하는 덴드리머 또는 폴리머로 코팅한다. 이러한 코팅은 입자를 아민기를 포함하는 덴드리머 또는 폴리머 용액에 5 내지 15분 동안 침지시킨 후, 원심분리기로 침전을 잡고 잔류 용액을 제거하고 다시 같은 용매를 침지시킴으로써 약하게 흡착된 덴드리머 또는 폴리머를 세척한다. 이후, 다시 원심분리기로 침전하고 잔류 용액을 제거함으로써 수행된다. 상기 용액의 용매로는 아민기를 포함하는 덴드리머 또는 폴리머를 용해시킬 수 있는 알코올 또는 수용액을 들 수 있다. 예를 들어, 알코올로는 메탄올, 에탄올 또는 이소프로필알코올을 들 수 있다.First, the particles are coated with a dendrimer or polymer containing an amine group. Such a coating is obtained by immersing the particles in a dendrimer or polymer solution containing an amine group for 5 to 15 minutes, then washing the weakly adsorbed dendrimer or polymer by holding the precipitate with a centrifuge, removing the residual solution and again immersing the same solvent. Thereafter, it is carried out again by precipitating with a centrifuge and removing the residual solution. Examples of the solvent for the solution include an alcohol or an aqueous solution capable of dissolving a dendrimer or polymer containing an amine group. For example, alcohols include methanol, ethanol or isopropyl alcohol.

상기 침지시간이 5분 미만인 경우에는 충분한 코팅이 이루어지지 않을 수 있으며, 15분 초과인 경우에는 한 개의 층을 적층하는데 있어 추가적인 효과를 보이지 않는다.If the immersion time is less than 5 minutes, sufficient coating may not be obtained, and if it exceeds 15 minutes, there is no additional effect in laminating one layer.

다음으로, 상기 아민기를 포함하는 덴드리머 또는 폴리머로 코팅된 입자를 소수성 안정화제와 결합한 금속 또는 금속 산화물을 이용하여 코팅한다. 이는 입자를 소수성 안정화제와 결합한 금속 또는 금속 산화물 용액에 25 내지 35 분에 걸쳐 침지한 뒤, 이를 세척하고 건조함으로써 이루어질 수 있다. 상기 용액의 용매는 소수성 안정화제와 결합한 금속 또는 금속 산화물을 용해시킬 수 있는 유기 용매라면 제한없이 이용될 수 있으며, 예를 들어 톨루엔, THF, 클로로포름 또는 헥산일 수 있다.Next, the particles coated with the dendritic polymer or the polymer containing the amine group are coated with a metal or a metal oxide combined with a hydrophobic stabilizer. This may be accomplished by immersing the particles in a metal or metal oxide solution in combination with a hydrophobic stabilizer over a period of 25 to 35 minutes, followed by washing and drying. The solvent of the solution may be any organic solvent capable of dissolving the metal or metal oxide in combination with the hydrophobic stabilizer, and may be, for example, toluene, THF, chloroform or hexane.

상기 침지시간이 25분 미만인 경우에는 충분한 코팅이 형성되지 않을 수 있으며, 35분 초과인 경우에는 한 개 층을 적층하는데 있어 추가적인 효과를 보이지 않는다. 상기 소수성 안정화제와 결합한 금속 또는 금속 산화물 용액에서의 침지 과정에서 전술한 바와 같은 ISLE 반응이 일어나 상기 소수성 안정화제가 분리되고, 덴드리머 또는 폴리머의 아민기와 금속 또는 금속산화물 입자 사이의 강력한 공유 결합이 형성된다.If the immersion time is less than 25 minutes, sufficient coating may not be formed, and if it exceeds 35 minutes, there is no additional effect in laminating one layer. During the immersion in the metal or metal oxide solution combined with the hydrophobic stabilizer, the ISLE reaction as described above occurs to separate the hydrophobic stabilizer and form a strong covalent bond between the amine group of the dendrimer or polymer and the metal or metal oxide particle .

상기 두 단계를 반복함으로써 원하는 만큼의 적층 두께를 얻을 수도 있고, 횟수에 제한되는 것은 아니나, 1 내지 10회 반복적인 시행을 함으로써 중첩 코팅을 얻는 것이 가능하다. By repeating the above two steps, it is possible to obtain a desired lamination thickness, and it is possible to obtain a superposed coating by repeating 1 to 10 times, though not limited to the number of times.

다음으로, 상기 교대로 아민기를 포함하는 덴드리머 또는 폴리머 코팅 및 금속 또는 금속 산화물로 코팅된 표면 위에 아민기를 포함하는 덴드리머 또는 폴리머로 다시 코팅한다. 이 코팅 조건은 상기 아민기를 포함하는 덴드리머 또는 폴리머로 코팅하는 조건과 동일하다. Next, the dendrimer or polymer coating comprising the amine groups alternately and the surface coated with the metal or metal oxide are coated again with a dendrimer or polymer comprising an amine group. This coating condition is the same as that for coating with a dendrimer or a polymer containing the amine group.

여기까지 형성된 구조는 ‘입자/(아민기를 포함하는 덴드리머 또는 폴리머 층/금속 또는 금속 산화물 층)1-10/아민기를 포함하는 덴드리머 또는 폴리머 층’으로 표현될 수 있다.The structure so formed may be expressed as a 'dendrimer or polymer layer containing a particle / a dendrimer or a polymer layer / a metal or a metal oxide layer containing an amine group 1-10 / amine group'.

다음으로, 상기 아민기를 포함하는 덴드리머 또는 폴리머로 다시 코팅된 표면 위에 정전식 다층을 코팅한다. 이러한 코팅은 입자를 정전식 다층 용액에 1 내지 15분 동안 침지시킨 후, 세척하고 건조함으로써 수행된다. 상기 용액의 용매는 정전식 다층을 용해시킬 수 있는 알코올 또는 수용액일 수 있다. 예를 들어, 알코올로는 메탄올, 에탄올 또는 이소프로필알코올을 들 수 있다.Next, an electrostatic multilayer is coated on the surface coated with the dendrimer or polymer containing the amine group. This coating is performed by immersing the particles in an electrostatic multilayer solution for 1 to 15 minutes, followed by washing and drying. The solvent of the solution may be an alcohol or an aqueous solution capable of dissolving the electrostatic multilayer. For example, alcohols include methanol, ethanol or isopropyl alcohol.

상기 침지시간이 30초 미만인 경우에는 다층이 충분히 코팅되지 않을 수 있으며, 15 초과인 경우에는 한 개의 층을 적층하는데 있어 추가적인 효과를 보이지 않는다.If the immersion time is less than 30 seconds, the multilayer may not be sufficiently coated. If the immersion time is more than 15, no additional effect is obtained in laminating one layer.

상기 정전식 다층은 음전하 CAT효소 코팅과 아민기를 포함하는 양전하 폴리머 코팅이 각각 최소 1회 이상 교대로 코팅된 다층; 또는 음전하 폴리머 코팅과 양전하 귀금속 코팅이 각각 최소 1회 이상 교대로 코팅된 다층일 수 있다. 상기 코팅 단계를 반복함으로써 원하는 만큼의 적층 두께를 얻을 수도 있고, 횟수에 제한되는 것은 아니나, 1 내지 10회 반복적인 시행을 함으로써 중첩 코팅을 얻는 것이 가능하다. Wherein the electrostatic multilayer comprises a multi-layer in which a negatively charged CAT enzyme coating and a positively charged polymer coating comprising an amine group are each coated alternately at least once; Or a negative charge polymer coating and a positive charge precious metal coating, each of which may be alternately coated at least once. By repeating the coating step, it is possible to obtain a desired lamination thickness, and it is possible to obtain a superposed coating by repeating 1 to 10 times, although not limited to the number of times.

여기까지 형성된 구조는 ‘입자/(아민기를 포함하는 덴드리머 또는 폴리머 층/금속 또는 금속 산화물 층)1-10/아민기를 포함하는 덴드리머 또는 폴리머 층/(CAT 층/아민기를 포함하는 폴리머 층)1-10’또는 ‘입자/(아민기를 포함하는 덴드리머 또는 폴리머 층/금속 또는 금속 산화물 층)1-10/아민기를 포함하는 덴드리머 또는 폴리머 층/(폴리아크릴산 층/귀금속 입자 층)1-10’으로 표현될 수 있다.This structure is formed by "particles / (or amine dendrimer polymer layer / metal or metal oxide layer comprising a) 1-10 / amine dendrimer or polymer layer / (polymer layer comprising a layer CAT / amine) comprising a 1- 10 "or" particles / (dendrimer or polymer layer / metal or metal oxide layer containing an amine group) 1-10 / amine dendrimer or polymer layer / (the polyacrylic acid layer / a noble metal particle layer) containing an expression 1-10 as " .

동일한 구조(예, (폴리머/금속)n)일 때, 본 발명과 같이 자기조립으로 제조된 경우는 자기조립으로 제조되지 않는 단일층 박막의 경우에 비하여 보다 다층구조에서 밀집된 형태의 나노입자의 코팅이 가능하다.
In the case of the same structure (e.g., (polymer / metal) n), when self-assembled as in the present invention, the coating of nanoparticles in a more multilayered structure This is possible.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the present invention. Such variations and modifications are intended to be within the scope of the appended claims.

제조예Manufacturing example 1: 소수성  1: hydrophobic 안정화제와Stabilizers and 결합한 금속 또는 금속 산화물의 합성 Synthesis of combined metal or metal oxides

OAOA -- FeFe 33 OO 4NPs4NPs 의 합성Synthesis of

직경이 약 5 nm의 OA-안정화된 Fe3O4를 톨루엔 중에서 합성하였다. Fe(acac)3(2 mmol, Aldrich 社), 1,2-헥사데칸디올(1,2- hexadecanediol, 10 mmol, Aldrich 社), OA(올레산, 5 mmol, Aldrich 社), 올레일아민(oleylamine, 6 mmol, Aldrich 社)과 벤질 에테르(benzyl ether, 20 mL, Aldrich 社)를 혼합하고 질소를 흘리면서 교반하였다. 이 혼합물을 약 2 시간 동안 200 ℃로 가열하고 1 시간 동안 질소 분위기에서 가열 환류(약 300 ℃)하였다. 열원을 제거하여 얻어진 흑색 혼합물을 상온으로 냉각하였다. 상기 혼합물에 에탄올(40 mL)을 대기 조건에서 첨가하고 흑색 물질을 원심분리를 통해 분리하였다. 얻어진 흑색 생성물을 OA(0.05 mL)와 올레일아민(0.05 mL)이 존재하는 헥산 또는 톨루엔 중에 용해하였다. 원심분리 (6000 rpm, 10 분)를 적용하여 분산되지 않은 모든 잔류물을 제거하였다. 5.1 nm Fe3O4 나노입자의 흑갈색 톨루엔 분산액을 제조하였으며, 그 농도는 0.5 중량%이다.
OA-stabilized Fe 3 O 4 with a diameter of about 5 nm was synthesized in toluene. Fe (acac) 3 (2 mmol , Aldrich社), 1,2- hexahydro-decanediol (1,2- hexadecanediol, 10 mmol, Aldrich社), OA ( oleic acid, 5 mmol, Aldrich社), oleyl amine (oleylamine , 6 mmol, Aldrich) and benzyl ether (20 mL, Aldrich) were mixed and agitated while flowing nitrogen. The mixture was heated to 200 < 0 > C for about 2 hours and heated to reflux (about 300 < 0 > C) in a nitrogen atmosphere for 1 hour. The black mixture obtained by removing the heat source was cooled to room temperature. Ethanol (40 mL) was added to the mixture at atmospheric conditions and the black material was separated by centrifugation. The resulting black product was dissolved in hexane or toluene in the presence of OA (0.05 mL) and oleylamine (0.05 mL). Centrifugation (6000 rpm, 10 min) was applied to remove any undispersed residues. A blackish brown toluene dispersion of 5.1 nm Fe 3 O 4 nanoparticles was prepared, the concentration of which was 0.5 wt%.

DMAPDMAP -- AuAu NPsNPs 의 합성Synthesis of

30 mM 수용액 HAuCl4(염화금산, 30mL)을 톨루엔(80 mL)에 용해된 TOABr(tetraoctylammonium bromide) 25 mM 용액에 첨가하였다. 수 초 내 톨루엔 상에서 HAuCl4의 이동을 분명하게 관찰할 수 있었다. 상기 혼합물에 0.4 M NaBH4수용액 25 mL를 첨가한 다음 10분 후, 분리된 수용성 상은 제거하고, AuNPs을 포함한 톨루엔 상은 0.1 M H2SO4, 0.1M NaOH 및 H2O로 세척하였다. 톨루엔에서 수용액으로 상 이동을 위해, 수용액 0.1 M DMAP(80 mL)를 TOA-안정화된 AuNPs을 포함한 톨루엔 용액(80 mL)에 첨가하였다. 24시간 후, 톨루엔에 분산된 AuNPs은 수용액 상으로 완전히 상이동되었으며, 분리된 톨루엔 상은 제거되었다.30 mM aqueous solution HAuCl 4 (chloroauric acid, 30 mL) was added to a 25 mM solution of TOABr (tetraoctylammonium bromide) dissolved in toluene (80 mL). The migration of HAuCl 4 on toluene in a few seconds was clearly observed. To the mixture was added 25 mL of 0.4 M NaBH 4 aqueous solution. After 10 minutes, the separated aqueous phase was removed and the toluene phase containing Au NPs was washed with 0.1 MH 2 SO 4 , 0.1 M NaOH and H 2 O. For phase transfer from toluene to aqueous solution, 0.1 M DMAP (80 mL) in water was added to a toluene solution (80 mL) containing TOA-stabilized Au NPs . After 24 hours, the toluene-dispersed Au NPs were completely phase-shifted into the aqueous phase and the separated toluene phase was removed.

이 결과로 초래된 수용액 상에서 분산된 AuNPs은 DMAP리간드에 의해 안정화되었다.
The resulting Au NPs dispersed on the aqueous solution was stabilized by DMAP ligand.

제조예Manufacturing example 2: 음이온  2: negative ion FeFe 33 OO 4NPs4NPs 의 합성Synthesis of

2 M HCl하에서 1M FeCl3 20mL 및 FeSO4 5mL를 1시간 동안 기계 교반과 함께 0.7 M NH4OH 250mL에 첨가하였다. 검은색 고체 파우더는 자석의 도움으로 분리된다.Under a 2 M HCl 1M FeCl 3 20 mL and FeSO 4 5mL was added to 0.7 M NH 4 OH 250mL with mechanical stirring for 1 hour. The black solid powder is separated by the help of the magnet.

이 생성물은 수용액에서 제유화형된 다음, 1M 테트라메틸암모늄 하이드록시드 용액10 mL을 첨가하였다. 이 생성물의 농도는 0.5 중량%이다.
This product was emulsified in aqueous solution and then 10 mL of 1M tetramethylammonium hydroxide solution was added. The concentration of this product is 0.5% by weight.

실시예Example 1. 콜로이드 입자/( 1. Colloidal particles / ( 덴드리머Dendrimer // OAFeOAFe 33 OO 4NPs4NPs )) nn // 덴드리머의Dendrimer's 형성 formation

음이온성 585 nm-SiO2 콜로이드의 농축 분산액(6.4 중량%) 100 μL을 탈이온수로 0.5 mL까지 희석하였다. 상기 콜로이드 용액을 원심분리한 후(8000 rpm, 5분), 상층액을 제거하고 1 mg·mL-1의 덴드리머 에탄올 용액 0.5mL를 콜로이드에 첨가한 후 초음파 처리하고 충분한 시간 동안 흡착시켰다. 과량의 덴드리머를 3 회 원심분리 (8000 rpm, 5 분)/세척 사이클에 의해 제거하였다. 톨루엔 중 OA-Fe3O4(5 mg·mL-1) 0.5 mL를 첨가하여 덴드리머 코팅된-SiO2 콜로이드 위에 다층구조를 제조하고, 10 분 동안 증착한 후 과량의 OA-Fe3O4NPs를 상술한 바와 같이 3 회 원심분리 단계에 의해 제거하였다. 다음으로, 톨루엔(또는 에탄올) 중 덴드리머(1 mg·mL-1) 0.5 mL를 동일한 조건에서 OA-Fe3O4NPs 코팅된 콜로이드 위에 증착하였다. 상기 공정을 콜로이드 실리카 위에 원하는 층수가 증착될 때까지 반복하였다.
100 μL of the concentrated dispersion of the anionic 585 nm-SiO 2 colloid (6.4 wt%) was diluted to 0.5 mL with deionized water. After the colloidal solution was centrifuged (8000 rpm, 5 minutes), the supernatant was removed and 0.5 mL of a 1 mg · mL -1 ethanol solution of dendrimer was added to the colloid, followed by ultrasonication and adsorption for a sufficient time. Excess dendrimer was removed by centrifugation three times (8000 rpm, 5 min) / wash cycle. A multilayer structure was prepared on dendrimer-coated -SiO 2 colloid by adding 0.5 mL of OA-Fe 3 O 4 (5 mg · mL -1 ) in toluene, and after 10 minutes of deposition, excess OA-Fe 3 O 4 NPs And removed by centrifugation three times as described above. Next, toluene (or ethanol) of the dendrimer (1 mg · mL -1) OA -Fe 3 O 4NPs to 0.5 mL under the same conditions And deposited on the coated colloid. The process was repeated until the desired number of layers were deposited on the colloidal silica.

실시예Example 2. 콜로이드 입자/( 2. Colloidal particles / ( 덴드리머Dendrimer // OAOA -- FeFe 33 OO 4NPs4NPs )) nn // 덴드리머Dendrimer /(/ ( CATCAT // PAHPAH )의 형성 )

실시예 1에서 제조된 (덴드리머/OA-Fe3O4NPs) n /덴드리머 다층 코팅된 SiO2콜로이드에 정전식 다층인 CAT/PAH가 수용액에서 증착된다. 이 방법의 경우 CAT 및 PAH의 농도는 1 mg·mL-1이다. 상기 CAT는 소의 간에서 얻었다.
Example 1 (a dendrimer / OA-Fe 3 O 4NPs) n / dendritic polymer multilayer-coated on the SiO 2 colloid electrostatic type multi-layer of CAT / PAH prepared is deposited from an aqueous solution. For this method, the concentration of CAT and PAH is 1 mg · mL -1 . The CAT was obtained from cattle liver.

실시예Example 3. 콜로이드 입자/( 3. Colloidal particles / ( 덴드리머Dendrimer // OAOA -- FeFe 33 OO 4NPs4NPs )) nn // 덴드리머Dendrimer /(/ ( PAAPAA // DMAPDMAP -- AuAu NPsNPs )) 의 형성 Formation of

실시예 1에서 제조된 (덴드리머/OA-Fe3O4NPs) n /덴드리머 다층 코팅된 SiO2콜로이드에 정전식 다층인 PAA/DMAP-AuNPs가 수용액에서 증착된다. 이 방법의 경우 PAA의 농도는 1 mg·mL-1이다.
Example 1 (a dendrimer / OA-Fe 3 O 4NPs) n / dendritic polymer multilayer-coated on the SiO 2 colloid electrostatic type multi-layer of PAA / DMAP-Au NPs prepared is deposited from an aqueous solution. For this method, the concentration of PAA is 1 mg · mL -1 .

시험예Test Example ..

측정방법How to measure

QCM장치(QCM200, SRS)는 각 흡착 단계 후에 증착된 물질의 질량을 실험하는데 사용된다. QCM 전극의 공명 주파수는 약 5 MHz이다. 덴드리머 및 OA-Fe3O4NPsm의 흡착된 양은 Sauerbrey방정식을 사용하여 QCM 주파수, ΔF의 변화로부터 계산된다:QCM devices (QCM200, SRS) are used to test the mass of the deposited material after each adsorption step. The resonance frequency of the QCM electrode is about 5 MHz. The adsorbed amount of dendrimer and OA-Fe 3 O 4NPs , Δ m , is calculated from the change in QCM frequency, Δ F , using the Sauerbrey equation:

[수학식 1][Equation 1]

Figure 112013009103731-pat00001
Figure 112013009103731-pat00001

여기서, F 0 (~5MHz)은 크리스탈의 기본 공진 주파수이며, A는 전극면적이고, ρ q ,(~2.65g×cm-2)및 m q (~ 2.95 x 1011g×cm-2×s-2)은 각각 석영의 전단계수 및 밀도이다.Here, F 0 (~5 MHz) is the basic resonance frequency of the crystal, A is the electrode area, and ρ q , (~2.65 g × cm -2 ) and m q (~2.95 × 10 11 g × cm -2 × s -2 ) are the shear rate and density of quartz, respectively.

상기 수학식은 다음과 같이 단순화될 수 있다;The above equation can be simplified as follows:

[수학식 2]&Quot; (2) "

ΔF(Hz)=56.6xΔm A Δ F (Hz) = 56.6xΔ m A

여기서, Δm A mg×cm2의 수정진동자 마이크로밸런스 단위 면적 당 질량 변화이다.Where, Δ m A is a quartz crystal microbalance mass change per unit area of m g × cm 2.

Au-코팅된 Si 기판의 진동 분광기 특성(Vibrational spectroscopic characterization)은 ATR모드에서 ATR-FTIR 분광법(Spectrum 400, Perkin Elmer)을 사용하여 실시되었다. Vibrational spectroscopic characterization of Au-coated Si substrates was performed using ATR-FTIR spectroscopy (Spectrum 400, Perkin Elmer) in ATR mode.

(덴드리머/OA-Fe3O4NPs) n 다층 코팅된 콜로이드의 자성은 SQUID 자기계(MPMS5)를 사용하여 측정된다.
(Dendrimer / OA-Fe 3 O 4NPs) n multi-layer of the coated magnetic colloid was measured using a SQUID magnetometer (MPMS5).

시험예Test Example 1.  One. ISLEISLE 반응의 화학적 분석 Chemical analysis of the reaction

톨루엔에서 제조된 지름이 약 5.1 ± 0.5 nm(도 2)인 OA-Fe3O4NPs는 폴리(아미도아민)덴드리머로 코팅된 기판에 증착되었다. Fe3O4NPs의 표면에 느슨하게 경계한 OA리간드는 Fe3O4NPs 및 덴드리머의 아민기 사이의 높은 친화력 때문에 ISLE 반응을 통해 덴드리머에 의해 쉽게 치환된다. 그러나 -COO-그룹은 두 O원자를 통해 Fe에 결합된 킬레이트 리간드 또는 하나의 O원자를 통해 Fe에 링크된 한자리 리간드로서 역할한다.Of OA-Fe it is produced in toluene in diameter from about 5.1 ± 0.5 nm (Fig. 2) 3 O 4NPs was deposited on the coated poly (amido amine) dendrimers substrate. OA ligand a border loosely on the surface of the Fe 3 O 4NPs is easily substituted by the dendrimer through ISLE reaction due to the high affinity between the amine group of Fe 3 O 4NPs and dendrimers. However, the -COO - group acts as a chelate ligand bound to Fe via two O atoms or as a monodentate ligand linked to Fe via one O atom.

OA리간드와 덴드리머 사이의 ISLE 반응은 감쇠 전반사(Attenuated Total Reflectance, 이하 ATR) 적외선 분광(Fourier Transformation Infrared spectroscopy, 이하 FTIR)을 이용하여 확인된다(도 3). 아민 그룹의 N-H 신축진동(3300 cm-1)과 N-H 굽힘진동(1550 및 1650 cm-1), 카르복실산 그룹 및 긴 지방족 체인을 포함한 OA리간드의 C=O 신축진동(1740 cm-1) 및 C-H 신축진동(2850 및 2927 cm-1)은 OA-Fe3O4NPs 및 덴드리머에 의해 관찰된다. 따라서 C=O 신축 및 N-H 굽힘이 원인인 두 개의 흡수 피크는 기판/(덴드리머/OAFe3O4NPs)1에 기인한다.The ISLE reaction between the OA ligand and the dendrimer is confirmed using Attenuated Total Reflectance (ATR) Fourier Transformation Infrared Spectroscopy (FTIR) (FIG. 3). NH stretching vibration (3300 cm -1 ) and NH bending vibration (1550 and 1650 cm -1 ) of the amine group, C═O stretching vibration (1740 cm -1 ) of OA ligand including carboxylic acid group and long aliphatic chain, and CH stretching vibrations (2850 and 2927 cm -1 ) are observed by OA-Fe 3 O 4NPs and dendrimers. Therefore, the two absorption peaks due to C = O stretching and NH bending are due to the substrate / (dendrimer / OAFe 3 O 4NPs ) 1 .

OA-Fe3O4NPs가 코팅된 필름 위에 덴드리머층을 증착하는 경우, OA리간드에 기안하는 C=O 신축(1740 cm-1) 및 C-H 신축(2850 및 2927 cm-1)의 흡수 피크 강도는 증착하는 동안 상당히 감소된다. 이 현상은 외곽층이 순차적인 흡수 과정을 통해 OA-Fe3O4에서 덴드리머층으로 교환될 때 상단 Fe3O4층의 표면에 OA리간드가 덴드리머 층에 의해 교체되는 것을 의미한다. 다음으로, 외곽층이 덴드리머에서 OA-Fe3O4로 교환될 때 OA리간드(예컨대, C=O 신축 및 C-H 신축)에서 발생된 흡수 피크는 다시 관찰된다.The absorption peak intensity of C = O stretching (1740 cm -1 ) and CH stretching (2850 and 2927 cm -1 ) originating in the OA ligand, when depositing a dendrimer layer on the film coated with OA-Fe 3 O 4 NPs , ≪ / RTI > This phenomenon means that the OA ligand is replaced by the dendritic layer on the surface of the upper Fe 3 O 4 layer when the outer layer is exchanged from the OA-Fe 3 O 4 to the dendritic layer through sequential absorption processes. Next, an absorption band occurs in OA ligand (e. G., C = O stretching and CH stretching) when the outer layers are exchanged in the dendrimer with OA-Fe 3 O 4 is observed again.

아민기를 포함하는 덴드리머층의 흡수 때문에 증가된 N-H 굽힘(1550 및 1650 cm-1) 및 N-H 신축(3300 cm-1)에 대한 흡수피크 강도의 결과로 ISLE 반응이 덴드리머/OA-Fe3O4NPs의 자기조립에 원동력으로 추측된다. 따라서 FTIR 스펙트럼은 덴드리머와 OA-Fe3O4NPs사이의 원동력이 OA와 NH2기 사이의 ISLE 반응으로 발생된 것을 입증한다. 또한, OA-AgNPs 및 TOA-AuNPs은 ISLE 반응을 사용한 아민기를 포함하는 폴리머와 층상자기조립(LbL assembled)될 수 있다(도 4).As a result of the absorption bands for NH bending (1550 and 1650 cm -1 ) and NH stretching (3300 cm -1 ) due to the absorption of the dendritic layer containing amine groups, the ISLE reaction has been found to be effective for the dendrimer / OA-Fe 3 O 4 NPs It is assumed to be the driving force for self-assembly. Thus, the FTIR spectrum demonstrates that the driving force between the dendrimer and OA-Fe 3 O 4 NPs is generated by the ISLE reaction between the OA and the NH 2 group. In addition, OA-Ag NPs And TOA-Au NPs can be self-assembled (LbL) with a polymer containing an amine group using an ISLE reaction (Fig. 4).

이러한 결과를 바탕으로, 5.1 nm OA-Fe3O4NPs는 직경이 585±5 nm인 덴드리머가 코팅된 SiO2콜로이드에 증착되며, 덴드리머는 OA-Fe3O4NPs가 코팅된 콜로이드에 흡수된다.Based on these results, 5.1 nm OA-Fe 3 O 4NPs are deposited on a dendrimer-coated SiO 2 colloid with a diameter of 585 ± 5 nm and the dendrimer is absorbed by the colloid coated with OA-Fe 3 O 4NPs .

도 5a는 증가하는 이중층 수(n)와 (덴드리머/OA-Fe3O4NPs) n 다층 코팅된 SiO2 콜로이드의 입자크기 그래프 및 SEM 이미지(n=1 및 9)로서, (덴드리머/OA-Fe3O4NPs) n 다층 코팅된 콜로이드는 이중층 수(n)가 0에서 9로 증가될 때 콜로이드 응집없이 직경이 약 585±5 nm에서 691±6 nm로 증가된다.5A is a graph of particle size and SEM image (n = 1 and 9) of a multilayered SiO 2 colloid coated with an increasing number of bilayer (n) and (dendrimer / OA-Fe 3 O 4NPs ) n (Dendrimer / OA-Fe 3 4NPs O) n multilayered coated colloids in diameter without colloidal aggregation when double layer number (n) is to be increased from 0 to 9 is increased from about 585 ± 5 nm to 691 ± 6 nm.

도 5b는 (덴드리머/OA-Fe3O4NPs) 9 다층 코팅된 SiO2 콜로이드의 HR-TEM 이미지로서, 나노복합재료 다층(예컨대, (덴드리머/OA-Fe3O4NPs) 9 다층)의 균일하고 조밀한 코팅은 고해상도 투과전자현미경(high-resolution transmission electron microscopy, HR-TEM)을 사용하여 확인하였다. 5b의 B는 A를 확대한 이미지로서 SiO2 콜로이드 상에 조밀하게 코팅되었음을 나타낸다.
Figure 5b (dendrimer / OA-Fe 3 O 4NPs) 9 multilayer as HR-TEM images of the coated SiO 2 colloid nanocomposites multi-layer (e.g., (dendrimer / OA-Fe 3 O 4NPs) 9 multi-layer) uniform, and the The dense coating was confirmed using high-resolution transmission electron microscopy (HR-TEM). B of 5b is an enlarged image of A, indicating that it is coated densely on SiO 2 colloid.

콜로이드 기판에 OA-Fe3O4NPs의 양적 밀도는 정확하게 알아낼 수 없지만, 평평한 Au전극과 수정진동자 마이크로밸런스 측정법(Quartz Crystal Microbalance, 이하 QCM)에서 주파수 변화가 약 1.08X10-8cm2의 표면 영역을 갖는 585nm 콜로이드에 흡착된 OA-Fe3O4NPs양을 평가할 수 있다. Although the quantitative density of OA-Fe 3 O 4NPs on a colloid substrate can not be determined precisely, a flat Au electrode and a quartz crystal microbalance (QCM) have a surface area of about 1.08 × 10 -8 cm 2 which can be evaluated in the OA-Fe 3 O 4NPs amount adsorbed on the colloidal 585nm.

QCM 주파수 변화를 이용하여 계산된 흡수된 OA-Fe3O4NPs평균 양은 약 1307 ngㆍcm-2이다. 5.1 nm OA-Fe3O4NPs의 밀도와 볼륨이 각각 5.17 gㆍcm-3 및 6.95X10-20cm3인 것을 감안할 때, 하나의 NPs 양은 약 3.59X10-10 ng이다. 따라서 1.08X10-8cm2의 표면 영역과 콜로이드 위에 흡착된 단일층에서 OA-Fe3O4NPs수는 약 38,900 NPs/SiO2 콜로이드이다.The average amount of absorbed OA-Fe 3 O 4 NPs calculated using the QCM frequency variation is about 1307 ng · cm -2 . Given that the density and volume of 5.1 nm OA-Fe 3 O 4 NPs are 5.17 g · cm -3 and 6.95 × 10 -20 cm 3 , the amount of one NPs is about 3.59 × 10 -10 ng. Thus, the number of OA-Fe 3 O 4 NPs in a single layer adsorbed on the surface area of 1.08 × 10 -8 cm 2 and colloid is about 38,900 NPs / SiO 2 colloid.

도 6은 평평한 Au전극에 증착된 (덴드리머/OA-Fe3O4NPs) n 다층의 QCM데이터로서, QCM을 통해 흡착된 덴드리머와 OA-Fe3O4NPs의 층수 증가에 따른 질량 주파수 변화 -ΔF를 나타내고 있다. 덴드리머와 OA-Fe3O4NPs의 교호 증착 결과 각 층 당 각각 13 Hz의 -ΔF(~ 230 ng·cm-2의 Δm)와 74 Hz의 -ΔF(~ 1307 ng·cm-2의 Δm)가 얻어졌다.
Figure 6 is a (dendrimer / OA-Fe 3 O 4NPs) as QCM data of n multi-layer, mass frequency change -ΔF a dendritic polymer according to the increase of Number of floors OA-Fe 3 O 4NPs absorption through QCM Au deposited on a flat electrode Respectively. Dendrimers with OA-Fe 3 O 4NPs alternating deposition results for each of 13 Hz, each layer -ΔF (~ 230 ng · cm -2 of Δm) and 74 Hz in the -ΔF (of ~ 1307 ng · cm -2 Δm) are .

시험예Test Example 2. 철 산화물 기반 콜로이드의 자성 특성 2. Magnetic properties of iron oxide-based colloids

(덴드리머/OAFe3O4NPs)4다층이 코팅된 콜로이드의 자성은 초전도 양자간섭 장치(superconducting quantum interference device, SQUID) 자력측정을 사용하여 조사되었다.(Dendrimer / OAFe 3 O 4 NPs ) 4 The magnetization of the multilayer coated colloids was investigated using a superconducting quantum interference device (SQUID) magnetometer.

상온(T=298K)에서 측정된 다층 필름의 자성 곡선은 전형적인 초상자성 행동을 제안하는 보자성, 잔류 자기 또는 자기이력 현상을 보이지 않았으며, 가역적이다(도 7a). 액상의 헬륨 온도(T=5K)에서, 자성 곡선은 방해된 초상자성 특성과 강자성체의 자석에 대해 일반적으로 관찰된 두 광범위한 방향에서 분명한 자기이력 현상과 루프 형태가 드러났다(도 7b). 또한 150 Oe의 응용된 자기장을 이용하여 300 K에서 5 K로 덴드리머/OA-Fe3O4NPs다층 코팅된 콜로이드의 자화 온도 변화를 조사하였다(도 7c). 방해온도에서, 제로-필드-쿨(zero-field-cooled, ZFC) 및 필드-쿨(FC) 자화 사이의 편차는 약 5 nm OA-Fe3O4NPs로 코팅된 나노복합재료 다층에 대하여 약 30K이다. 직경 5 nm로 단절된 Fe3O4NPs의 방해온도는 약 30K이다. Fe3O4NPs집합체의 방해온도는 단절 집합체가 독립 입자의 자기 모멘트 사이의 비교적 강한 쌍극자 상호작용 때문에 3D NPs 집합체로 변경될 때 상당히 높은 온도로 이동한다.The magnetic curves of the multilayer films measured at room temperature ( T = 298K) show no coercive, residual magnetic or magnetic hysteresis suggestive of typical superparamagnetic behavior and are reversible (Figure 7a). At the liquid helium temperature ( T = 5K), the magnetic curves revealed distinct hysteresis phenomena and loops in both the hindered superparamagnetic properties and the two broad directions commonly observed for the magnets of ferromagnets (Fig. 7b). The magnetization temperature of the multilayer coated colloid of dendrimer / OA-Fe 3 O 4NPs was measured at 300 K to 5 K using an applied magnetic field of 150 Oe (FIG. 7C). In the interference temperature, the zero-field-cool (zero-field-cooled, ZFC ) and field-Cool (FC) deviation between the magnetization is about 30K with respect to about 5 nm OA-Fe 3 O The nanocomposites multi-layer coating to 4NPs to be. The interference temperature of Fe 3 O 4NPs cut at 5 nm diameter is about 30K. The disturbance temperature of the Fe 3 O 4 NPs aggregate migrates to a significantly higher temperature when the discrete aggregate is converted to a 3D NPs aggregate due to the relatively strong dipole interactions between the magnetic moments of the independent particles.

이러한 이전 결과에 따라, 덴드리머/OA-Fe3O4NPs다층은 삽입된 덴드리머 층이 NPs를 분리하기 때문에 단절된 NPs의 고유한 자성 특성을 보호할 수 있으며, 따라서 효과적으로 자성 NPs 사이의 쌍극자 상호작용을 방해한다.According to this previous result, hinder the dipole interactions between the dendrimer / OA-Fe 3 O 4NPs multi-layer is to protect the unique magnetic properties of the cut off NPs because the inserted dendritic polymer layer separating the NPs, thus effectively magnetic NPs do.

수용액과 양이온 폴리(알릴아민하이드로클로라이드)(PAH)으로 합성된 약 8.4±2.6 nm 음이온 Fe3O4NPs(도 8a)의 교호 층으로 코팅되는 콜로이드의 경우, 음이온 Fe3O4NPs의 패킹밀도는 같은 차지(charge)에서 수용성 NPs 사이의 정전식 반발 때문에 매우 낮다(도 9). 결과적으로, 이러한 콜로이드 입자에 대한 중요한 자화 곡선을 얻을 수 없다.For colloids coated with alternating layers of an aqueous solution and about 8.4 ± 2.6 nm anion Fe 3 O 4 NPs (Figure 8a) synthesized with cationic poly (allylamine hydrochloride) (PAH), the packing density of anion Fe 3 O 4 NPs is the same (Fig. 9) due to electrostatic repulsion between water-soluble NPs at charge. As a result, an important magnetization curve for these colloidal particles can not be obtained.

도 8b와 도 9에 대하여 보다 구체적으로 설명하면, 도 8b는 150 Oe에서 측정된 음이온 Fe3O4NPs의 제로-필드-쿨(ZFC) 및 필드-쿨(FC) 자화 사이의 온도 상관성을 나타낸 그래프로서, 큰 크기의 음이온 Fe3O4NPs 분포에 의하여 명백한 차단 온도가 관찰되지 않는다. 8B and 9, FIG. 8B is a graph showing the temperature correlation between zero-field-cool (ZFC) and field-cool (FC) magnetization of anionic Fe 3 O 4 NPs measured at 150 Oe , No obvious cut-off temperature is observed due to the distribution of anions of large size Fe 3 O 4NPs .

또한, 도 9a는 (PAH/음이온 Fe3O4NPs)1 다층이 코팅된 SiO2콜로이드의 SEM이미지이고, 도 9b는 (PAH/음이온 Fe3O4NPs)3 다층이 코팅된 SiO2콜로이드의 SEM이미지이다. 콜로이드에 자기조립된 (PAH/음이온 Fe3O4NPs)n 다층은 0.2 M NaCl 및 2 mgㆍmL-1 음이온 Fe3O4수용액을 포함하는 1 mgㆍmL-1 PAH 수용액으로부터 제조된다. 도 9b에 도시된 바와 같이, 다층구조로 적층해도 음전하 나노입자사이의 정전기적 반발력에 의해 조밀하게 증착되지 못하는 것을 알 수 있다.
Furthermore, Figure 9a (PAH / anion Fe 3 O 4NPs) a first multilayer is SEM image of the coated SiO 2 colloids, Figure 9b (PAH / anion Fe 3 O 4NPs) 3 Multilayer the SEM image of the coated SiO 2 colloid to be. The self-assembled colloidal (PAH / anion Fe 3 O 4NPs) n multi-layer is made from a 1 mg mL -1 and PAH aqueous solution containing 0.2 M NaCl and 2 mg mL -1 and negative ions Fe 3 O 4 aqueous solution. As shown in FIG. 9B, it can be seen that even when stacked in a multilayer structure, the electrostatic repulsion between negative-charged nanoparticles can not deposit densely.

시험예Test Example 3. 소수성 철 산화물  3. Hydrophobic iron oxide 나노입자(NPs)층과The nanoparticle (NPs) layer and 수화 효소 콜로이드 Hydration enzyme colloid

상기 결과를 기반으로, 유기 용매 및 수용액에서 우수한 분산과 다기능성 콜로이드(예컨대, 자석으로 유도할 수 있는 효소 또는 금속 콜로이드)가 준비된다. ISLE 다층 코팅된 콜로이드는 유기 용매에서 OA-Fe3O4NPs(톨루엔 하) 및 덴드리머(알코올 하)의 교호증착(alternating deposition)을 통해 준비되지만, 외곽 덴드리머 층[예컨대, SiO2/(덴드리머/OA-Fe3O4NPs) n /덴드리머]로 코팅된 콜로이드는 콜로이드 응집 없이 수용액(예컨대, pH 3~10)에서 분산될 수 있다. 이 현상은 수용액에서 인접하게 차지(chang)된 콜로이드 사이의 정전기적 반발을 유도하는 덴드리머의 아민 양성자 첨가(protonation) 때문이다.On the basis of the above results, excellent dispersion and multifunctional colloids (for example, enzymes or metal colloids capable of being magnetically induced) are prepared in organic solvents and aqueous solutions. ISLE multilayer coated colloids, but prepared through OA-Fe 3 O alternating deposition (alternating deposition) of 4NPs (toluene bottom) and the dendrimer (alcohol and) in an organic solvent, the outer dendritic layer [e.g., SiO 2 / (dendrimer / OA -Fe 3 O 4NPs ) n / dendrimer] can be dispersed in an aqueous solution (eg, pH 3 to 10) without colloid agglomeration. This phenomenon is due to amine protonation of the dendrimer, which induces electrostatic repulsion between the colloids that are adjacent in the aqueous solution.

또한, 정전식 다층은 ISLE 다층 코팅된 콜로이드에 증착될 수 있으며, 이는 수용액에서 분산된다.In addition, the electrostatic multilayer can be deposited on an ISLE multilayer coated colloid, which is dispersed in an aqueous solution.

이를 확인하기 위하여, 음전하 카탈라제 효소(CAT) 및 양전하 PAH는 외곽이 덴드리머 층인[예컨대, SiO2/(덴드리머/OAFe3O4NPs)4/덴드리머]로 코팅된 콜로이드에 정전식 다층의 흡착을 위하여 pH 9 수용액에서 사용된다. 5.6 등전점(isoelectric point)을 갖는 CAT는 전반적으로 pH > 5.6에서 음전하 및 pH < 5.6에서 양전하를 갖는 것으로 알려져 있다.To confirm this, the negative charge catalyzed enzyme (CAT) and positively charged PAH were added to the colloid coated with a dendrimer layer (for example SiO 2 / (Dendrimer / OAFe 3 O 4 NPs ) 4 / dendrimer) 9 aqueous solution. 5.6 CATs with isoelectric points are known to have negative charge at pH> 5.6 and positive charge at pH <5.6.

먼저, 전기영동 실험은 제타(ζ) 포텐셜이 정전식 다층 필름에 대한 안정적인 성장의 지표로 표시되었기 때문에 ISLE 다층 코팅된 콜로이드에 CAT/PAH 다층 성장을 모니터하기 위해 수행되었다(도 10a). 유기 용매에서 제조된 외곽이 덴드리머 층인 콜로이드는 pH 9.0 수용액에 분산될 때, 콜로이드의 초기 제타 포텐셜이 약 + 29.2±0.7 mV이다. 그러나 CAT 및 PAH는 외곽이 덴드리머 층인 콜로이드에 번갈아 흡착될 때, 음이온 CAT 및 양이온 PAH의 제타 포텐셜이 안정적으로 정전식 다층 성장을 나타내는 - 37.3±1.1 mV에서 + 23.5±1.4 mV으로 정기적이고 균일하게 오고갔다. ISLE 다층 코팅된 콜로이드에 (CAT/PAH) n =1~ 4다층의 균일한 흡착은 SEM에 의해 확인되었다(도 10b).First, electrophoresis experiments were performed to monitor CAT / PAH multilayer growth on ISLE multilayer coated colloids (Fig. 10A) because zeta potential was marked as an indicator of stable growth for electrostatic multilayer films. When the colloid, which is an outer dendrimer layer prepared in an organic solvent, is dispersed in an aqueous solution of pH 9.0, the initial zeta potential of the colloid is about +29.2 ± 0.7 mV. However, when CAT and PAH are alternately adsorbed to the colloid of the dendritic layer, the zeta potential of the anion CAT and the cation PAH stably and uniformly arrives at - 37.3 ± 1.1 mV to + 23.5 ± 1.4 mV, indicating electrostatic multilayer growth went. Uniform adsorption of (CAT / PAH) n = 1 to 4 multilayers on the ISLE multilayer coated colloid was confirmed by SEM (Fig. 10B).

CAT/PAH 다층의 안정적인 성장을 바탕으로, ISLE 다층 및 정전식 다층으로 코팅된 콜로이드의 가능을 조사하였다. 도 10c에 도시된 바와 같이, 정전식 CAT/PAH 다층의 연속 흡착 때문에 수용액으로 상이동된 ISLE 다층 코팅된 콜로이드는 플라스틱 튜브 근처에 배치된 휴대용 자석 근처에 모인다. 자석에 반응하는 콜로이드는 철을 포함하는 햄 그룹(heme groups)을 갖는 CAT가 H2O2에 대하여 효율적인 촉매이므로 H2O2로 전기촉매 작용(electrocatalytic) 반응이 발생할 것으로 예상된다. Based on the stable growth of the CAT / PAH multilayer, the possibility of colloids coated with ISLE multilayer and electrostatic multilayer was investigated. As shown in FIG. 10C, the ISLE multilayer coated colloids, which are phase shifted into aqueous solution due to the continuous adsorption of the capacitive CAT / PAH multilayer, gather near the portable magnets disposed near the plastic tube. Colloidal responsive to the magnet is the CAT with a ham group (heme groups) including iron, so effective catalyst with respect to H 2 O 2 is expected to cause electrical catalysis (electrocatalytic) reaction with H 2 O 2.

도 10d는 0 내지 - 0.8 V의 포텐셜 범위 내에서 50 mV×s-1에서 250 mV×s-1로 증가된 스캔 속도에 대하여 pH 7.0 인산완충식염수에서 ISLE다층 코팅된 콜로이드/(CAT/PAH)3와 개질된 인듐 틴 산화물(ITO) 전극의 촉매 반응을 보여준다. 촉매 전류는 전기촉매작용 퇴화(electrocatalytic reduction) 공정의 특징인 증가하는 스캔 속도로 크게 증가되었다. ITO 전극은 포텐셜 범위 내에서 전류 응답을 보이지 않았다.Figure 10d is from 0 to - 0.8 V of the potential relative to the range within the increase in the 50 mV × s -1 to 250 mV × s -1 scan speed in pH 7.0 phosphate buffered saline ISLE multi-layer coating of colloidal / (CAT / PAH) 3 and the modified indium tin oxide (ITO) electrode. The catalytic current was greatly increased at increasing scans, which is characteristic of electrocatalytic reduction processes. The ITO electrode showed no current response within the potential range.

철 햄(heme) CAT(예컨대, CAT-FeIII)은 햄 포르핀[(CAT-FeIV=O)]에 양이온 라디칼을 포함하는 H2O2와 반응성 산화제로부터 보고되었다. 다음으로 (CATFeIV=O)은 H2O2의 산화가 발생한 난라디칼 화합물[(CATFeIV=O)] 형태로 H2O2에서 전자를 받는다. 난라디칼 화합물은 철 햄 CAT를 재건하여 2차 전자를 받아들일 수 있다. 촉매 H2O2전류는 (CATFeIV=O) 감소에 따라 결정된다. 그러나 자성 콜로이드에 증착된 모든 CAT/PAH 다층 도메인은 CAT 분자와 전극 표면 사이의 제한된 전자 이송 거리 때문에 전기촉매작용으로 활성화되지 못한다. 따라서 효소 및 자성 콜로이드의 전기촉매작용 반응은 전극 근처에 있는 CAT다층에 의한 것으로 결론을 내렸다. 이러한 결과는 다른 기능과 소수성 및 친수성 다층의 조합이 바람직한 다기능성과 콜로이드의 디자인을 위한 계획을 제공할 수 있다는 것을 보여준다.
Ham iron (heme) CAT (e.g., CAT-Fe III) has been reported from the ham porphine [(CAT-Fe IV = O ) and] H 2 O 2 with a reactive oxidizing agent containing a cation radical. Next (CATFe IV = O) and i is the oxidation of the H 2 O 2 occurred receives an electron from H 2 O 2 as a radical compound [(CATFe IV = O) and - form. I radical compounds can accept secondary electrons by rebuilding iron ham CAT. Catalyst H 2 O 2 and of the current (CATFe IV = O) Is determined by the decrease. However, all CAT / PAH multilayer domains deposited on magnetic colloids are not electrochemically activated due to limited electron transfer distance between the CAT molecules and the electrode surface. Thus, it was concluded that the electrocatalytic reaction of the enzyme and the magnetic colloid was due to the multiple layers of CAT near the electrodes. These results show that the combination of hydrophobic and hydrophilic multilayer with different functions can provide a desired multifunctionality and design for the colloid.

시험예Test Example 4. 자성과  4. Magnetic 플라스몬Plasmon 공명 특성을 가진 수화 콜로이드 Hydration colloid with resonance characteristics

유기 용매 및 수용액 사이에서, 가역적인 상이동을 할 수 있는 자성 반응을 보이는 귀금속 NPs가 코팅된 콜로이드로 확대하였다.Between the organic solvent and the aqueous solution, a noble metal NPs-coated colloid showing a magnetic reaction capable of reversible phase transfer.

520 nm에서 표면 플라스몬(plasmon) 흡수 피크를 표시하는 4-디메틸아미노피리딘(DMAP)리간드에 의해 안정화된 양이온 AuNPs(DMAPAuNPs)은 외곽이 덴드리머 층[i.e, SiO2/(덴드리머/OA-Fe3O4NPs)4.5/덴드리머]로 코팅된 콜로이드에서 pH 4의 음이온 폴리(아크릴릭 엑시드)(PAA)와 교대로 층상자기조립한다. 도 10a에 도시된 (CAT/PAH) n 다층 코팅된 콜로이드와 마찬가지로, 이 콜로이드는 PAA 및 DMAP-AuNPs가 - 15.2±1.1 mV에서 + 32.9±1.8 mV로 정기적으로 변화된 제타 포텐셜을 보이며, DMAP-AuNPs은 덴드리머 코팅된 콜로이드에 교대로 증착된다(도 11).Cationic Au NPs (DMAPAu NPs ) stabilized by a 4-dimethylaminopyridine (DMAP) ligand, which displays a surface plasmon absorption peak at 520 nm, has a dendrimer layer [ ie SiO 2 / (dendrimer / OA- (Acrylic acid) (PAA) of pH 4 in a colloid coated with an aqueous solution of anionic poly (acrylic acid) (Fe 3 O 4 NPs ) 4.5 / dendrimer]. Similar to the (CAT / PAH) n multilayer coated colloid shown in Figure 10a, this colloid exhibits a zeta potential that is regularly changed from -15.2 ± 1.1 mV to +32.9 ± 1.8 mV for PAA and DMAP-Au NPs , Au NPs are alternately deposited on the dendrimer coated colloid (Figure 11).

정전식 PAA/DMAP-AuNPs다층이 (덴드리머/OAFe3O4NPs)4.5/덴드리머 코팅된 콜로이드에 증착된 방법은 콜로이드 응집을 유도하지 않고 보다 견고한 구조를 생산한다(도 12a). 또한 1에서 5로 PAA/DMAP-AuNPs이중층의 수가 증가하여, DMAP-AuNPs때문에 표면 플라스몬 흡수 피크가 더 분명하게 되었으며, 특히 590 nm에서 적색 이동되었다(도 12b). 뿐만 아니라, 그 결과로 생긴 콜로이드는 DMAP-AuNPs다층 아래의 OA-Fe3O4NPs층 때문에 외부 자기장에 의해 강한 영향을 받는다(도 12c). Electrostatic PAA / DMAP-Au NPs multilayer (dendrimer / OAFe 3 O 4 NPs ) 4.5 / dendrimer The method deposited on the coated colloid produces a more rigid structure without inducing colloid aggregation (FIG. 12A). In addition, the number of PAA / DMAP-Au NPs bilayers increased from 1 to 5, and the surface plasmon absorption peak became clear due to DMAP-Au NPs , especially red at 590 nm (FIG. 12B). In addition, the resulting colloid is strongly influenced by the external magnetic field due to the OA-Fe 3 O 4 NPs layer beneath the multiple layers of DMAP-Au NPs (FIG. 12C).

또한, 유기 상으로 돌아간 자성 및 금속 특성을 가진 수화 콜로이드에서 상이동의 가능성을 조사하였다. 덴드리머층은 에탄올 용매에서 외곽이 DMAP-AuNPs층으로 코팅된 콜로이드에 흡착된다. 다음으로, OA-Fe3O4NPs는 톨루엔 용매에서 ISLE 유도된 층상자기조립을 이용하여 상기 덴드리머가 증착된 콜로이드에 연속적으로 증착되었다. 이 결과로 형성된 콜로이드는 톨루엔에서 다기능성 콜로이드의 높은 분산 안정성을 보였다(도 12d).In addition, the possibility of phase agreement in hydrated colloids with magnetic and metallic properties returned to the organic phase was investigated. The dendrimer layer is adsorbed on the colloid coated with the DMAP-Au NPs layer in the outer solvent in the ethanol solvent. Next, OA-Fe 3 O 4NPs was continuously deposited on said dendritic polymer is deposited colloidal using ISLE induced layer self-assembly in a toluene solvent. The resulting colloid showed high dispersion stability of the multifunctional colloid in toluene (Figure 12d).

특히, OA-Fe3O4NPs와 같은 OA-안정화된 전이금속 산화물, 및 OA- 또는 TOA-안정화된 금속 NPs를 포함하는 다양한 소수성 NPs가 효율적으로 적용될 수 있다. 톨루엔에서 분산된 TOA-금속 NPs는 덴드리머 및 OA-Fe3O4NPs사이의 ISLE반응과 유사한 프라이머리(primary) 아민기와 금속 NPs 사이의 높은 바인딩 에너지 때문에 덴드리머 코팅된 콜로이드에 증착될 수 있다. (덴드리머/TOAAuNPs) n 다층 코팅된 콜로이드의 경우, 이 콜로이드는 이중층의 수(n)가 1에서 7로 증가 시 TOA-AuNPs층의 조밀한 표면 범위를 이끈 높은 돌출 표면 구조를 보인다(도 13).In particular, various hydrophobic NPs including OA-stabilized transition metal oxides such as OA-Fe 3 O 4 NPs and OA- or TOA-stabilized metal NPs can be efficiently applied. TOA-metal NPs dispersed in toluene can be deposited on dendrimer-coated colloids due to the high binding energy between the primary amine groups and metal NPs similar to the ISLE reaction between the dendrimer and OA-Fe 3 O 4 NPs. (Dendrimer / TOAAu NPs ) n For multi-layered colloids, this colloid exhibits a highly protruding surface structure leading to a dense surface area of the TOA-Au NPs layer when the number of bilayers (n) increases from 1 to 7 13).

또한 앞에서 언급한 바와 같이, 콜로이드가 외곽에 덴드리머 층이 코팅된 경우일 때 수용액에서 잘 분산될 수 있다. 소수성과 친수성 다층의 쉬운 통합을 통해 기능성이 통합된 콜로이드의 가역적인 상이동을 할 수 있으며 그들의 잠재적인 응용의 범위를 확대하는 콜로이드의 기능을 상당히 개선하는데 사용될 수 있다는 것을 입증한다.
Also, as noted above, colloids can be well dispersed in aqueous solutions when the dendrimer layer is coated on the outside. Demonstrates that easy integration of hydrophobic and hydrophilic multilayers can be used to significantly improve the function of colloids, which can perform reversible phase transfer of colloidal functionality integrated and broaden their potential application range.

결론적으로, 우리는 소수성 다층[예컨대, (덴드리머/OAFe3O4NPs) n ] 및 정전식 다층[예컨대, (CAT/PAH) n 또는 (PAH/DMAP-AuNPs) n ]으로 코팅된 다기능성 콜로이드가 ISLE 유도된 정전식 층상자기조립 방법을 사용하여 성공적으로 준비할 수 있다는 것을 입증하였다. 중요한 점은 콜로이드의 기능이 소수성(예컨대, ISLE-유발) 및 친수성(예컨대, 정전식)층상자기조립의 장점을 이용하여 쉽게 만들고 통합될 수 있다는 것이다. 이는 다른 연구 그룹에 의해 보고된 종래 방식보다 가벼운 환경에서 가역적인 상이동을 할 수 있으며, 기능성 콜로이드의 준비에 효과적인 것을 입증된다. 이러한 다기능성 콜로이드는 용매의 종류에 상관없이 촉매, 센서 및 광학 가이드와 같이 많은 응용에 폭넓게 사용할 수 있다. In conclusion, we hydrophobic multi-layer [e.g., (dendrimer / OAFe 3 O 4NPs) n] and the capacitive multi-layer [e.g., (CAT / PAH) n or (PAH / DMAP-Au NPs) n] is coated with a functional colloid Can be successfully prepared using an ISLE-induced electrostatic self-assembly method. Importantly, the function of the colloid can be easily made and integrated using the advantages of hydrophobic (e.g., ISLE-induced) and hydrophilic (e.g., electrostatic) layered self-assembly. This is capable of reversible phase transfer in a lighter environment than conventional methods reported by other research groups and proves effective in the preparation of functional colloids. These multifunctional colloids can be widely used in many applications, such as catalysts, sensors and optical guides, regardless of the type of solvent.

Claims (19)

(a) 기판 또는 입자 형태인 물질, 및
(b) 상기 기판의 표면 또는 상기 입자 형태인 물질의 표면에 (b1) 아민기를 포함하는 폴리머 코팅층 및 (b2) 소수성 안정화제와 결합한 금속계 코팅층이 교대로 적층되어 있는 복수 개의 코팅층
을 포함하는 가역적 상이동이 가능한 다기능성 물질로서,
상기 금속계 코팅층은 금속 코팅층 또는 금속 산화물 코팅층이고,
상기 가역적 상이동이 가능한 다기능성 물질은 상기 폴리머 코팅층 및 상기 금속계 코팅층이 층상 자기조립을 이용해서 형성된 것을 특징으로 하는 가역적 상이동이 가능한 다기능성 물질.
(a) a substance in the form of a substrate or a particle, and
(b) a plurality of coating layers alternately stacked on the surface of the substrate or on the surface of the particle-like material, (b1) a polymer coating layer comprising an amine group, and (b2) a metallic coating layer combined with a hydrophobic stabilizer
A reversible phase-shiftable multi-functional material,
The metal-based coating layer is a metal coating layer or a metal oxide coating layer,
Wherein the reversible phase-shiftable multi-functional material is formed by layer-self-assembly of the polymer coating layer and the metal-based coating layer.
제1항에 있어서, 상기 가역적 상이동이 가능한 다기능성 물질의 최외각층은 상기 (b1) 아민기를 포함하는 폴리머 코팅층인 것을 특징으로 하는 가역적 상이동이 가능한 다기능성 물질. The reversible phase-shiftable multi-functional material according to claim 1, wherein the outermost layer of the reversible phase-shiftable multi-functional material is a polymer coating layer comprising the amine group (b1). 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 폴리머는 덴드리머인 것을 특징으로 하는 가역적 상이동이 가능한 다기능성 물질.3. The reversibly phase-shiftable multi-functional material according to claim 1 or 2, wherein the polymer is a dendrimer. 제1항에 있어서, 상기 폴리머 층은 폴리아미도아민, 폴리에틸렌이민 및 그 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택된 폴리머를 포함하는 것을 특징으로 하는 가역적 상이동이 가능한 다기능성 물질. The reversibly phase-shiftable multi-functional material according to claim 1, wherein the polymer layer comprises a polymer selected from the group consisting of polyamidoamine, polyethyleneimine, and mixtures thereof. 제1항에 있어서, 상기 금속 또는 금속 산화물 층은 은, 금, 백금, 철, 철 산화물, 망간, 망간 산화물, 바륨, 바륨 산화물, 티타늄, 티타늄 산화물 및 그 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택된 금속 또는 금속 산화물을 포함하는 것을 특징으로 하는 가역적 상이동이 가능한 다기능성 물질. The method of claim 1, wherein the metal or metal oxide layer is a metal or metal oxide selected from the group consisting of silver, gold, platinum, iron, iron oxide, manganese oxide, barium, barium oxide, titanium, titanium oxide, Functional material capable of reversibly phase-shifting. 제1항에 있어서, 상기 다기능성 물질의 최외곽층이 폴리머 코팅층인 경우에는 상기 폴리머 코팅층 상면에 정전식 다층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가역적 상이동이 가능한 다기능성 물질.The reversible phase-shiftable multi-functional material according to claim 1, further comprising an electrostatic multilayer on the polymer coating layer when the outermost layer of the multi-functional material is a polymer coating layer. 제6항에 있어서, 상기 정전식 다층은 음전하 CAT효소 층과 양전하 폴리머 층이 각각 최소 1회 이상 교대로 적층된 다층인 것을 특징으로 하는 가역적 상이동이 가능한 다기능성 물질. [7] The reversible phase-shiftable multi-functional material according to claim 6, wherein the electrostatic multi-layer is a multi-layer structure in which a negative charge CAT enzyme layer and a positive charge polymer layer are alternately laminated at least one time. 제6항에 있어서, 상기 정전식 다층은 음전하 폴리머 층과 양전하 귀금속 층이 각각 최소 1회 이상 교대로 적층된 다층인 것을 특징으로 하는 가역적 상이동이 가능한 다기능성 물질. [7] The reversible phase-shiftable multi-functional material according to claim 6, wherein the electrostatic multilayer is a multi-layer structure in which a negative charge polymer layer and a positively charged noble metal layer are alternately laminated at least one time. 제7항에 있어서, 상기 양전하 폴리머 층은 폴리알릴아민하이드로클로라이드(PAH), 폴리에틸렌이민(PEI) 및 폴리디알릴디메틸암모늄클로라이드(PDADMAC)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 가역적 상이동이 가능한 다기능성 물질. The method of claim 7, wherein the positively charged polymer layer is at least one selected from the group consisting of polyallylamine hydrochloride (PAH), polyethyleneimine (PEI), and polydiallyldimethylammonium chloride (PDADMAC) This is a versatile material. 제8항에 있어서, 상기 음전하 폴리머 층은 폴리아크릴릭 엑시드(PAA)인 것을 특징으로 하는 가역적 상이동이 가능한 다기능성 물질. The reversible phase-shiftable multi-functional material according to claim 8, wherein the negative charge polymer layer is a polyacrylic acid (PAA). 제8항에 있어서, 상기 귀금속은 은, 금, 백금 및 그 혼합물로 이루어지는 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 가역적 상이동이 가능한 다기능성 물질.The reversible phase-shiftable multi-functional substance according to claim 8, wherein the noble metal is selected from the group consisting of silver, gold, platinum and mixtures thereof. 기판의 표면 또는 입자 형태인 물질의 표면에 (i) 아민기를 포함하는 폴리머 코팅층 및 (ii) 소수성 안정화제와 결합한 금속계 코팅층을 교대로 형성하는 단계를 포함하는 가역적 상이동이 가능한 다기능성 물질의 제조방법으로서,
상기 가역적 상이동이 가능한 다기능성 물질은 상기 폴리머 코팅층 및 상기 금속계 코팅층이 층상자기조립으로 형성되고,
상기 가역적 상이동이 가능한 다기능성 물질은 상기 (i) 아민기를 포함하는 폴리머 코팅층 및 상기 (ii) 소수성 안정화제와 결합한 금속계 코팅층을 각각 1개 이상 포함하며,
상기 가역적 상이동이 가능한 다기능성 물질의 최외각층은 (i) 아민기를 포함하는 폴리머 코팅층이고,
상기 금속계 코팅층은 금속 코팅층 또는 금속 산화물 코팅층인 것을 특징으로 하는 가역적 상이동이 가능한 다기능성 물질의 제조방법.
(I) a polymer coating layer comprising an amine group and (ii) a metal-based coating layer in combination with a hydrophobic stabilizer, on the surface of the substrate or on the surface of the material in the form of particles in the form of a reversibly phase-shiftable multifunctional material As a method,
Wherein the polymer coating layer and the metal coating layer are formed in a layered self-assembly manner in the reversible phase-
Wherein the reversible phase-shiftable multifunctional material comprises at least one of (i) a polymer coating layer comprising an amine group and (ii) a metal-based coating layer combined with the hydrophobic stabilizer,
Wherein the outermost layer of the reversibly phase-shiftable multi-functional material is (i) a polymer coating layer comprising an amine group,
Wherein the metal-based coating layer is a metal coating layer or a metal oxide coating layer.
제12항에 있어서, 상기 소수성 안정화제는 올레산, 올레일아민, 팔미트산, 테트라옥틸암모늄브로마이드 또는 그 혼합물인 것을 특징으로 하는 가역적 상이동이 가능한 다기능성 물질의 제조방법.13. The method of claim 12, wherein the hydrophobic stabilizer is oleic acid, oleylamine, palmitic acid, tetraoctylammonium bromide, or a mixture thereof. 제12항에 있어서, 상기 소수성 안정화제는 카복실기, 카복실산염, 암모늄기, 또는 암모늄염으로부터 선택된 관능기를 갖는 것을 특징으로 하는 가역적 상이동이 가능한 다기능성 물질의 제조방법.13. The method of claim 12, wherein the hydrophobic stabilizer has a functional group selected from a carboxyl group, a carboxylic acid salt, an ammonium group, or an ammonium salt. 제12항에 있어서, 상기 (i) 아민기를 포함하는 폴리머로 코팅층; 및 상기 (ii) 소수성 안정화제와 결합한 금속계 코팅층으로 코팅을 교대로 1 내지 10회 반복 시행하는 것을 특징으로 하는 가역적 상이동이 가능한 다기능성 물질의 제조방법. 13. The method of claim 12, wherein the coating layer comprises (i) a polymer comprising an amine group; And (ii) the coating is alternately repeated one to ten times with a metal-based coating layer combined with the hydrophobic stabilizer. 제12항에 있어서, 상기 최외각층 상면에 정전식 다층을 코팅하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가역적 상이동이 가능한 다기능성 물질의 제조방법. 13. The method of claim 12, further comprising coating an electrostatic multilayer on the top surface of the outermost layer. 제16항에 있어서, 상기 정전식 다층은 음전하 CAT효소 코팅과 양전하 폴리머 코팅이 각각 최소 1회 이상 교대로 코팅된 다층인 것을 특징으로 하는 가역적 상이동이 가능한 다기능성 물질의 제조방법.17. The method of claim 16, wherein the electrostatic multi-layer is a multi-layer, wherein the negative charge CAT enzyme coating and the positive charge polymer coating are coated alternately at least once each. 제16항에 있어서, 상기 정전식 다층은 음전하 폴리머 코팅과 양전하 귀금속 코팅이 각각 최소 1회 이상 교대로 코팅된 다층인 것을 특징으로 하는 가역적 상이동이 가능한 다기능성 물질의 제조방법.17. The method of claim 16, wherein the electrostatic multilayer is a multi-layer structure wherein the negative charge polymer coating and the positive charge noble metal coating are alternately coated at least one time. 제12항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 폴리머는 덴드리머인 것을 특징으로 하는 가역적 상이동이 가능한 다기능성 물질의 제조방법.19. The method of any one of claims 12 to 18, wherein the polymer is a dendrimer.
KR20130010610A 2013-01-30 2013-01-30 Multifunctional material with reversible phase transfer via layer-by-layer assembly and method for preparing the same KR101480763B1 (en)

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