KR102627611B1 - 외부 자극에 반응하여 기계적 변형이 가능한 복합 구조체 및 이의 제조방법 - Google Patents
외부 자극에 반응하여 기계적 변형이 가능한 복합 구조체 및 이의 제조방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR102627611B1 KR102627611B1 KR1020210167843A KR20210167843A KR102627611B1 KR 102627611 B1 KR102627611 B1 KR 102627611B1 KR 1020210167843 A KR1020210167843 A KR 1020210167843A KR 20210167843 A KR20210167843 A KR 20210167843A KR 102627611 B1 KR102627611 B1 KR 102627611B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- layer
- composite structure
- external stimulus
- chloro
- response
- Prior art date
Links
- 230000004044 response Effects 0.000 title claims abstract description 27
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims description 66
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 18
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 78
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims abstract description 45
- -1 trifluoromethane sulfonate anion Chemical class 0.000 claims description 56
- CWQXQMHSOZUFJS-UHFFFAOYSA-N molybdenum disulfide Chemical compound S=[Mo]=S CWQXQMHSOZUFJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- 229910052982 molybdenum disulfide Inorganic materials 0.000 claims description 18
- UJOBWOGCFQCDNV-UHFFFAOYSA-N 9H-carbazole Chemical compound C1=CC=C2C3=CC=CC=C3NC2=C1 UJOBWOGCFQCDNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- GUHKMHMGKKRFDT-UHFFFAOYSA-N 1785-64-4 Chemical compound C1CC(=C(F)C=2F)C(F)=C(F)C=2CCC2=C(F)C(F)=C1C(F)=C2F GUHKMHMGKKRFDT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- KKEYFWRCBNTPAC-UHFFFAOYSA-N Terephthalic acid Chemical compound OC(=O)C1=CC=C(C(O)=O)C=C1 KKEYFWRCBNTPAC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- UTCSSFWDNNEEBH-UHFFFAOYSA-N imidazo[1,2-a]pyridine Chemical compound C1=CC=CC2=NC=CN21 UTCSSFWDNNEEBH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 9
- QCKHVNQHBOGZER-UHFFFAOYSA-N 1,2,4,5-tetrabromobenzene Chemical compound BrC1=CC(Br)=C(Br)C=C1Br QCKHVNQHBOGZER-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 230000000638 stimulation Effects 0.000 claims description 8
- FMZQNTNMBORAJM-UHFFFAOYSA-N tri(propan-2-yl)-[2-[13-[2-tri(propan-2-yl)silylethynyl]pentacen-6-yl]ethynyl]silane Chemical compound C1=CC=C2C=C3C(C#C[Si](C(C)C)(C(C)C)C(C)C)=C(C=C4C(C=CC=C4)=C4)C4=C(C#C[Si](C(C)C)(C(C)C)C(C)C)C3=CC2=C1 FMZQNTNMBORAJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 claims description 7
- DBABZHXKTCFAPX-UHFFFAOYSA-N probenecid Chemical compound CCCN(CCC)S(=O)(=O)C1=CC=C(C(O)=O)C=C1 DBABZHXKTCFAPX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 229960003081 probenecid Drugs 0.000 claims description 7
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 claims description 7
- IMNIMPAHZVJRPE-UHFFFAOYSA-N triethylenediamine Chemical compound C1CN2CCN1CC2 IMNIMPAHZVJRPE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- VWGNFIQXBYRDCH-UHFFFAOYSA-N 1,4-diethoxybenzene Chemical compound CCOC1=CC=C(OCC)C=C1 VWGNFIQXBYRDCH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- ODHCTXKNWHHXJC-GSVOUGTGSA-N 5-oxo-D-proline Chemical compound OC(=O)[C@H]1CCC(=O)N1 ODHCTXKNWHHXJC-GSVOUGTGSA-N 0.000 claims description 6
- ODHCTXKNWHHXJC-VKHMYHEASA-N 5-oxo-L-proline Chemical compound OC(=O)[C@@H]1CCC(=O)N1 ODHCTXKNWHHXJC-VKHMYHEASA-N 0.000 claims description 6
- JPVYNHNXODAKFH-UHFFFAOYSA-N Cu2+ Chemical compound [Cu+2] JPVYNHNXODAKFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- ODHCTXKNWHHXJC-UHFFFAOYSA-N acide pyroglutamique Natural products OC(=O)C1CCC(=O)N1 ODHCTXKNWHHXJC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 claims description 6
- 239000000806 elastomer Substances 0.000 claims description 6
- 239000000499 gel Substances 0.000 claims description 6
- YUWFEBAXEOLKSG-UHFFFAOYSA-N hexamethylbenzene Chemical compound CC1=C(C)C(C)=C(C)C(C)=C1C YUWFEBAXEOLKSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000000017 hydrogel Substances 0.000 claims description 6
- QJAIOCKFIORVFU-UHFFFAOYSA-N n,n-dimethyl-4-nitroaniline Chemical compound CN(C)C1=CC=C([N+]([O-])=O)C=C1 QJAIOCKFIORVFU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229960001609 oxitropium bromide Drugs 0.000 claims description 6
- LCELQERNWLBPSY-KHSTUMNDSA-M oxitropium bromide Chemical compound [Br-].C1([C@@H](CO)C(=O)O[C@H]2C[C@@H]3[N+]([C@H](C2)[C@@H]2[C@H]3O2)(C)CC)=CC=CC=C1 LCELQERNWLBPSY-KHSTUMNDSA-M 0.000 claims description 6
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 150000004671 saturated fatty acids Chemical class 0.000 claims description 6
- 235000003441 saturated fatty acids Nutrition 0.000 claims description 6
- MHSKRLJMQQNJNC-UHFFFAOYSA-N terephthalamide Chemical compound NC(=O)C1=CC=C(C(N)=O)C=C1 MHSKRLJMQQNJNC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 230000009466 transformation Effects 0.000 claims description 6
- GONAVIHGXFBTOZ-UHFFFAOYSA-N 3,5-difluorobenzoic acid Chemical compound OC(=O)C1=CC(F)=CC(F)=C1 GONAVIHGXFBTOZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- PTJAOXWBJDQGCV-UHFFFAOYSA-N benzene-1,4-dicarbonitrile Chemical compound N#CC1=CC=C(C#N)C=C1.N#CC1=CC=C(C#N)C=C1 PTJAOXWBJDQGCV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 238000010030 laminating Methods 0.000 claims description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 description 6
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 4
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 description 4
- BHXFKXOIODIUJO-UHFFFAOYSA-N benzene-1,4-dicarbonitrile Chemical compound N#CC1=CC=C(C#N)C=C1 BHXFKXOIODIUJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 3
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 3
- HPJFXFRNEJHDFR-UHFFFAOYSA-N 22291-04-9 Chemical compound C1=CC(C(N(CCN(C)C)C2=O)=O)=C3C2=CC=C2C(=O)N(CCN(C)C)C(=O)C1=C32 HPJFXFRNEJHDFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004696 Poly ether ether ketone Substances 0.000 description 2
- 239000004697 Polyetherimide Substances 0.000 description 2
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 description 2
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- FOIXSVOLVBLSDH-UHFFFAOYSA-N Silver ion Chemical compound [Ag+] FOIXSVOLVBLSDH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 125000005036 alkoxyphenyl group Chemical group 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 230000003592 biomimetic effect Effects 0.000 description 2
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 238000006317 isomerization reaction Methods 0.000 description 2
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 2
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 2
- 239000002135 nanosheet Substances 0.000 description 2
- 229920002530 polyetherether ketone Polymers 0.000 description 2
- 229920001601 polyetherimide Polymers 0.000 description 2
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 2
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 description 2
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 2
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 2
- NGQSLSMAEVWNPU-YTEMWHBBSA-N 1,2-bis[(e)-2-phenylethenyl]benzene Chemical compound C=1C=CC=CC=1/C=C/C1=CC=CC=C1\C=C\C1=CC=CC=C1 NGQSLSMAEVWNPU-YTEMWHBBSA-N 0.000 description 1
- IKACBDNIANEAEI-UHFFFAOYSA-N 3,4-bis(2-phenylethenyl)benzene-1,2-dicarbonitrile Chemical compound C=1C=CC=CC=1C=CC1=C(C#N)C(C#N)=CC=C1C=CC1=CC=CC=C1 IKACBDNIANEAEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BTBUEUYNUDRHOZ-UHFFFAOYSA-N Borate Chemical compound [O-]B([O-])[O-] BTBUEUYNUDRHOZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HJFYHLQVIPWPAR-UHFFFAOYSA-N BrC1=CC(=C(C=C1Br)Br)Br.BrC1=CC(=C(C=C1Br)Br)Br Chemical compound BrC1=CC(=C(C=C1Br)Br)Br.BrC1=CC(=C(C=C1Br)Br)Br HJFYHLQVIPWPAR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 1
- DMLAVOWQYNRWNQ-UHFFFAOYSA-N azobenzene Chemical compound C1=CC=CC=C1N=NC1=CC=CC=C1 DMLAVOWQYNRWNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 239000004205 dimethyl polysiloxane Substances 0.000 description 1
- 235000013870 dimethyl polysiloxane Nutrition 0.000 description 1
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- CXQXSVUQTKDNFP-UHFFFAOYSA-N octamethyltrisiloxane Chemical compound C[Si](C)(C)O[Si](C)(C)O[Si](C)(C)C CXQXSVUQTKDNFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XQZYPMVTSDWCCE-UHFFFAOYSA-N phthalonitrile Chemical compound N#CC1=CC=CC=C1C#N XQZYPMVTSDWCCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005240 physical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 238000004987 plasma desorption mass spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 229920000435 poly(dimethylsiloxane) Polymers 0.000 description 1
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 description 1
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 description 1
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000001771 vacuum deposition Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82B—NANOSTRUCTURES FORMED BY MANIPULATION OF INDIVIDUAL ATOMS, MOLECULES, OR LIMITED COLLECTIONS OF ATOMS OR MOLECULES AS DISCRETE UNITS; MANUFACTURE OR TREATMENT THEREOF
- B82B1/00—Nanostructures formed by manipulation of individual atoms or molecules, or limited collections of atoms or molecules as discrete units
- B82B1/002—Devices comprising flexible or deformable elements
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82B—NANOSTRUCTURES FORMED BY MANIPULATION OF INDIVIDUAL ATOMS, MOLECULES, OR LIMITED COLLECTIONS OF ATOMS OR MOLECULES AS DISCRETE UNITS; MANUFACTURE OR TREATMENT THEREOF
- B82B1/00—Nanostructures formed by manipulation of individual atoms or molecules, or limited collections of atoms or molecules as discrete units
- B82B1/003—Devices comprising elements which are movable in relation to each other, e.g. slidable or rotatable
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Laminated Bodies (AREA)
Abstract
외부 자극에 반응하여 형상이 변형되는 분자기계 소재를 포함하는 제1층 및 상기 제1층 상에 위치하고, 특정한 결정구조를 갖는 이차원 소재를 포함하는 제2층을 포함하며, 상기 제1층은 상기 외부 자극에 의해 변형되고, 상기 제2층은 상기 제1층의 변형에 수반하여 상기 이차원 소재의 상기 결정구조가 변형되는 것이다.
Description
본 발명은 분자기계 소재 및 특정한 결정구조를 갖는 이차원 소재로 이루어진 복합 구조체에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 분자기계 소재를 포함하는 제1층 상에 이차원 소재를 포함하는 제2층이 적층된 구조를 가짐으로써, 외부 자극에 반응하여 기계적 변형이 가능한 복합 구조체 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
분자기계(Molecular Machine)는 외부의 자극에 의하여 일반적인 기계 장치가 보여줄 수 있는 기계적 움직임을 구현할 수 있는 개별 분자 혹은 분자 집합체이다. 이와 같은 분자기계는 결정들이 외부자극에 의해 상전이 및 이성질체화에 따라 큰 기계적 변형률을 보이는 특징을 가진다.
구체적인 분자기계 소재로는 6,13-비스(트리이소프로필실릴에티닐)펜타센) 결정, 1,2,4,5-테트라브로모벤젠 결정, 알콕시페닐기가 치환된 나프탈렌 디이미드 결정 등이 있다.
먼저, 6,13-비스(트리이소프로필실릴에티닐)펜타센) 결정은 비파괴적으로 늘어나며 가역적으로 형상을 회복할 수 있기 때문에, 해당 결정을 활용하여 늘어날 수 있는 전자 소자에 적용되고 있다.
또한, 1,2,4,5-테트라브로모벤젠 결정은 은나노입자(silver nanoparticle)을 코팅하여 제작한 전기 퓨즈에 활용되고 있으며, 해당 전기 퓨즈는 2 채널 전극 사이에 위치하며, 두 전극 사이에 전압을 인가하였을시 은나노입자 층을 따라 전류가 흐르는 구조를 가진다. 이때, 은나노입자 층에서는 전류의 증가에 따라 줄 열(joule heating)이 발생하게 되는데, 이때 특정 온도에 다다르는 특정 전류 값 이상을 인가하게 되면 1,2,4,5-테트라브로모벤젠 결정의 급격한 상전이가 발생하게되고 결정이 파괴되거나 움직임을 수반하여 2 채널 전극 사이의 전류를 끊어주는 역할을 수행 할 수 있다.
또한, 알콕시페닐기가 치환된 나프탈렌 디이미드 결정은 승온에 따른 상전이에 의해 결정의 급격한 수축 모션을 수반한다. 이러한 특성을 활용하여 은나노입자를 코팅하여 제작한 전기 퓨즈를 제작한 바 있으며, 2 채널 전극 사이에 해당 복합체를 위치하고 전압을 인가하였을 때 발생하는 줄 열을 기반으로 해당 복합체가 상전이에 의해 수축하여 전기적 파괴를 달성하고, 다시 전압을 줄여 역전이를 달성시켰을 시 전기적 연결을 달성할 수 있었다.
한편, 종래의 분자기계 소재는 열이나 빛 등의 외부 자극으로 인한 기계적 변형에는 어려움이 있었다.
또한, 현재까지 분자기계 소재를 이차원 소재에 복합화하여 기계적 변형이 가능한 구조체 및 이를 활용한 사례는 전무하다.
Chem. Soc. Rev., 2020, 49, 8287-8314
Nature Review Materials 6, 829-846 (2021)
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 외부 자극에 반응하여 기계적 변형이 가능한 새로운 복합 구조체를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않는다. 본 발명의 목적은 이하의 설명으로 더욱 분명해질 것이며, 특허청구범위에 기재된 수단 및 그 조합으로 실현될 것이다.
본 발명에 따른 복합 구조체는 외부 자극에 반응하여 형상이 변형되는 분자기계 소재를 포함하는 제1층 및 상기 제1층 상에 위치하고, 특정한 결정구조를 갖는 이차원 소재를 포함하는 제2층을 포함하며, 상기 제1층은 상기 외부 자극에 의해 변형되고, 상기 제2층은 상기 제1층의 변형에 수반하여 상기 이차원 소재의 상기 결정구조가 변형되는 것이다.
상기 외부 자극은 열, 빛, 압력, 진동, pH, 증기 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 어느 하나인 것일 수 있다.
상기 분자기계 소재는 상기 외부 자극에 반응하여 수축 형태 또는 팽창 형태로 가역적 변환이 일어나는 것일 수 있다.
상기 제1층은 상기 외부 자극에 반응하여 두께의 수직 방향으로 수축 또는 팽창되는 것일 수 있다.
상기 분자기계 소재는 헥사메틸벤젠(Hexamethylbenzene), 헬콰트 양이온(helquat cation), 트리플루오로메탄 설포네이트 음이온(trifuloromethane sulfonate anion), 2-(5-(벤조[d]티아졸-2-일)-1,3,4-옥사디아졸-2-일)-5-(디에틸아미노)페놀(2-(5-(benzo[d]thiazol-2-yl)-1,3,4-oxadiazol-2-yl)-5-(diethylamino)phenol), 테레프탈산(Terephthalic acid), (페닐아조페닐)팔라듐 헥사플루오로아세틸아세토네이트((phenylazophenyl)palladium)hexafluoroacetylacetonate), 프로베네시드(probenecid), 4,40-아조피리딘(4,40-azopyridine), 옥시트로피움 브로마이드(oxitropium bromide), 나프탈렌-2,3-디일 비스(4-플루오로벤조에이트)(naphthalene-2,3-diyl bis(4-fluorobenzoate)), L-피로글루탐산(L-pyroglutamic acid), D-피로글루탐산(D-pyroglutamic acid), 디- 터트-부틸[1]벤조티에노[3,2-b][1]벤조티오펜(di-tert-butyl[1]benzothieno[3,2-b][1]benzothiophene), 1,2,4,5-테트라브로모벤젠(1,2,4,5-tetrabromobenzene), 카바졸(carbazole), 1,4-디아자비시클로[2.2.2]옥탄(1,4-diazabicyclo[2.2.2]octane), 테레프탈아미드(terephthalamide), 3,5-디플루오로벤조산 (3,5-difluorobenzoic acid), N,N-디메틸-4-니트로아닐린(N,N-dimethyl-4-nitroaniline), 4,5,7,8,12,13,15,16-옥타플루오로[2.2]파라시클로판(4,5,7,8,12,13,15,16-Octafluoro[2.2]paracyclophane), [Cu(II)2(bza)4(pyz)]n, 7-클로로-2-(20-히드록시페닐)이미다조-[1,2-a]피리딘(7-chloro-2-(20-hydroxyphenyl)imidazo-[1,2-a]pyridine), 5-클로로-2-니트로아닐린(5-chloro-2-nitroaniline), 1,4-디에톡시벤젠(1,4-diethoxybenzene), 4,40-디카르복시디페닐 에테르(4,40-dicarboxydiphenyl ether), 테트라부틸렌포스포늄테트라페닐보레이트(tetrabutyln-phosphonium tetraphenylborate), 6,13-비스(트리이소프로필실릴에티닐)펜타센)(6,13-bis(triisopropylsilylethynyl)pentacene), 포화지방산(Saturated fatty acids), 1,4-디시아노벤젠(1,4-dicyanobenzene) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 어느 하나를 포함하는 것일 수 있다.
상기 이차원 소재는 그래핀(Graphene), 이황화몰리브덴(Molybdenum Disulfide, MoS2), 전이금속칼코젠화합물(Transition Metal Dichalcogenide, TMDC) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 어느 하나를 포함하는 것일 수 있다.
상기 이차원 소재는 이황화몰리브덴을 포함하고, 상기 이황화몰리브덴은 상기 제1층이 팽창하면 2H(Hexagonal) 상에서 1T(Octahedral) 상으로 결정구조가 변형되며, 상기 제1층이 수축하면 1T 상에서 2H 상으로 결정구조가 변형되는 것일 수 있다.
상기 복합 구조체는 상기 복합 구조체가 적층된 것일 수 있다.
상기 복합 구조체는 상기 적층된 복합 구조체 사이에 위치하고 이온성젤, 하이드로젤, 에어로젤, 엘라스토머 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 어느 하나를 포함하는 유동층을 더 포함할 수 있다.
그리고 본 발명에 따른 복합 구조체의 제조방법은 기판 상에 외부 자극에 반응하여 형상이 변형되는 분자기계 소재를 포함하는 제1층을 전사하는 단계, 상기 제1층 상에 특정한 결정구조를 갖는 이차원 소재를 포함하는 제2층을 전사하는 단계를 포함하며, 상기 제1층은 상기 외부 자극에 의해 변형되고, 상기 제2층은 상기 제1층의 변형에 수반하여 상기 이차원 소재의 상기 결정구조가 변형되는 것일 수 있다.
상기 외부 자극은 열, 빛, 압력, 진동, pH, 증기 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 어느 하나인 것일 수 있다.
상기 분자기계 소재는 상기 외부 자극에 반응하여 수축 형태 또는 팽창 형태로 가역적 변환이 일어나는 것일 수 있다.
상기 제1층은 상기 외부 자극에 반응하여 두께의 수직 방향으로 수축 또는 팽창되는 것일 수 있다.
상기 분자기계 소재는 헥사메틸벤젠(Hexamethylbenzene), 헬콰트 양이온(helquat cation), 트리플루오로메탄 설포네이트 음이온(trifuloromethane sulfonate anion), 2-(5-(벤조[d]티아졸-2-일)-1,3,4-옥사디아졸-2-일)-5-(디에틸아미노)페놀(2-(5-(benzo[d]thiazol-2-yl)-1,3,4-oxadiazol-2-yl)-5-(diethylamino)phenol), 테레프탈산(Terephthalic acid), (페닐아조페닐)팔라듐 헥사플루오로아세틸아세토네이트((phenylazophenyl)palladium)hexafluoroacetylacetonate), 프로베네시드(probenecid), 4,40-아조피리딘(4,40-azopyridine), 옥시트로피움 브로마이드(oxitropium bromide), 나프탈렌-2,3-디일 비스(4-플루오로벤조에이트)(naphthalene-2,3-diyl bis(4-fluorobenzoate)), L-피로글루탐산(L-pyroglutamic acid), D-피로글루탐산(D-pyroglutamic acid), 디- 터트-부틸[1]벤조티에노[3,2-b][1]벤조티오펜(di-tert-butyl[1]benzothieno[3,2-b][1]benzothiophene), 1,2,4,5-테트라브로모벤젠(1,2,4,5-tetrabromobenzene), 카바졸(carbazole), 1,4-디아자비시클로[2.2.2]옥탄(1,4-diazabicyclo[2.2.2]octane), 테레프탈아미드(terephthalamide), 3,5-디플루오로벤조산 (3,5-difluorobenzoic acid), N,N-디메틸-4-니트로아닐린(N,N-dimethyl-4-nitroaniline), 4,5,7,8,12,13,15,16-옥타플루오로[2.2]파라시클로판(4,5,7,8,12,13,15,16-Octafluoro[2.2]paracyclophane), [Cu(II)2(bza)4(pyz)]n, 7-클로로-2-(20-히드록시페닐)이미다조-[1,2-a]피리딘(7-chloro-2-(20-hydroxyphenyl)imidazo-[1,2-a]pyridine), 5-클로로-2-니트로아닐린(5-chloro-2-nitroaniline), 1,4-디에톡시벤젠(1,4-diethoxybenzene), 4,40-디카르복시디페닐 에테르(4,40-dicarboxydiphenyl ether), 테트라부틸렌포스포늄테트라페닐보레이트(tetrabutyln-phosphonium tetraphenylborate), 6,13-비스(트리이소프로필실릴에티닐)펜타센)(6,13-bis(triisopropylsilylethynyl)pentacene), 포화지방산(Saturated fatty acids), 1,4-디시아노벤젠(1,4-dicyanobenzene) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 어느 하나를 포함하는 것일 수 있다.
상기 이차원 소재는 그래핀(Graphene), 이황화몰리브덴(Molybdenum Disulfide, MoS2), 전이금속칼코젠화합물(Transition Metal Dichalcogenide, TMDC) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 어느 하나를 포함하는 것일 수 있다.
상기 이차원 소재는 이황화몰리브덴을 포함하고, 상기 이황화몰리브덴은 상기 제1층이 팽창하면 2H(Hexagonal) 상에서 1T(Octahedral) 상으로 결정구조가 변형되며, 상기 제1층이 수축하면 1T 상에서 2H 상으로 결정구조가 변형되는 것일 수 있다.
상기 구조체의 제조방법은 상기 제2층 상에 이온성젤, 하이드로젤, 에어로젤, 엘라스토머 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 어느 하나를 포함하는 유동층을 전사하는 단계 및 상기 유동층 상에 상기 복합 구조체를 적층시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 복합 구조체는 외부 자극에 반응하여 형상이 변형되는 분자기계 소재를 포함하는 제1층 및 상기 제1층 상에 위치하고, 특정한 결정구조를 갖는 이차원 소재를 포함하는 제2층을 포함함으로써, 외부 자극에 반응하는 제1층의 수축 또는 팽창으로 인하여 제2층의 이차원 소재의 결정구조를 기계적으로 변형하는 것이 가능하다.
또한, 본 발명에 따른 복합 구조체는 센서, 생체 모방형 멤브레인, 열이나 빛에 의해 복합체의 길이 변형을 이용한 기계적 모션 제어 및 이를 활용한 나노 동적 시스템에 적용이 가능하다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급한 효과로 한정되지 않는다. 본 발명의 효과는 이하의 설명에서 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 복합 구조체의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 복합 구조체의 메커니즘을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 복합 구조체가 적용된 전자소자의 개략적인 모습이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 복합 구조체의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 복합 구조체가 적용된 전자소자의 개략적인 모습이다.
도 7은 본 발명에 따른 복합 구조체의 제조방법을 보여주는 플로우 차트이다.
도 8 내지 도 11은 복합 구조체의 제조방법에 따른 모습을 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 복합 구조체의 메커니즘을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 복합 구조체가 적용된 전자소자의 개략적인 모습이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 복합 구조체의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 복합 구조체가 적용된 전자소자의 개략적인 모습이다.
도 7은 본 발명에 따른 복합 구조체의 제조방법을 보여주는 플로우 차트이다.
도 8 내지 도 11은 복합 구조체의 제조방법에 따른 모습을 도시한 것이다.
이상의 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 통상의 기술자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "상에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "하부에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 아래에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.
외부 자극에 반응하여 기계적 변형이 가능한 복합 구조체 및 이의 제조방법 에 관한 것으로, 복합 구조체의 구성에 대해 보다 구체적으로 설명하면 하기와 같다.
본 발명에 따른 복합 구조체를 도 1 및 도 2를 참조하여 설명하면 다음과 같다. 여기서, 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 복합 구조체의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다. 그리고 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 복합 구조체의 메커니즘을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 복합 구조체(100)는 외부 자극에 반응하여 형상이 변형되는 분자기계 소재(11)를 포함하는 제1층(10) 및 상기 제1층(10) 상에 위치하고, 특정한 결정구조를 갖는 이차원 소재(21)를 포함하는 제2층(20)을 포함하며, 상기 제1층(10)은 상기 외부 자극에 의해 변형되고, 상기 제2층(20)은 상기 제1층(1)의 변형에 수반하여 상기 이차원 소재(21)의 상기 결정구조가 변형되는 것이다.
제1층(10)은 외부 자극에 반응하여 형상이 변형되는 분자기계 소재(11)를 포함한다.
제1층(10)은 기판(1) 상에 전사될 수 있으며, 기판(1)의 소재는 제1층(10)이 전사될 수 있는 것으로, 이에 제한을 두지 않는다. 기판(1)은 반도체 기판일 수 있으며, 구체적으로 폴리에틸렌테레프탈레이트(Polyethylene terephthalate:PET), 폴리에틸렌나프탈레이트(Polyethylenenapthalate: PEN), 폴리카보네이트(Polycarbonate: PC), 폴리에테르이미드(Polyetherimide: PEI), 폴리에테르설폰(Polyethersulfone: PES), 폴리에테르에테르케톤(Polyetheretherketone: PEEK) 및 폴리이미드(Polyimide: PI)로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 어느 하나인 것일 수 있다.
분자기계 소재(11)는 분자, 단결정, 공결정 등의 형태일 수 있다.
분자기계 소재(11)는 외부 자극에 의해 이성질체화 반응, 상변이, 쌍정 형성에 따라 기계적 변형률을 나타내는 소재 및 유도체를 포함할 수 있다.
여기서 유도체는 디스티릴벤젠(distyrylbenzene), 디시아노디스티릴벤젠 (dicyanodistyrylbenzene), 아조벤젠(azobenzene), 디아릴에텐(diarylethen) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 어느 하나인 것일 수 있다.
분자기계 소재(11)는 외부 자극에 반응하여 기계적 변형 거동을 보이는 것일 수 있다.
여기서, 외부 자극은 열, 빛, 압력, 진동, pH, 증기 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 어느 하나인 것일 수 있다.
상기 분자기계 소재(11)는 상기 외부 자극에 반응하여 수축 형태 또는 팽창 형태로 가역적 변환이 일어나는 것일 수 있다.
상기 분자기계 소재(11)는 상기 외부 자극에 반응하여 두께의 수직 방향으로 수축 또는 팽창되는 것일 수 있다. 여기서, 두께의 수직 방향은 도면에 개시된 바와 같이 z방향을 의미한다.
구체적으로, 분자기계 소재(11)는 헥사메틸벤젠(Hexamethylbenzene), 헬콰트 양이온(helquat cation), 트리플루오로메탄 설포네이트 음이온(trifuloromethane sulfonate anion), 2-(5-(벤조[d]티아졸-2-일)-1,3,4-옥사디아졸-2-일)-5-(디에틸아미노)페놀(2-(5-(benzo[d]thiazol-2-yl)-1,3,4-oxadiazol-2-yl)-5-(diethylamino)phenol), 테레프탈산(Terephthalic acid), (페닐아조페닐)팔라듐 헥사플루오로아세틸아세토네이트((phenylazophenyl)palladium)hexafluoroacetylacetonate), 프로베네시드(probenecid), 4,40-아조피리딘(4,40-azopyridine), 옥시트로피움 브로마이드(oxitropium bromide), 나프탈렌-2,3-디일 비스(4-플루오로벤조에이트)(naphthalene-2,3-diyl bis(4-fluorobenzoate)), L-피로글루탐산(L-pyroglutamic acid), D-피로글루탐산(D-pyroglutamic acid), 디- 터트-부틸[1]벤조티에노[3,2-b][1]벤조티오펜(di-tert-butyl[1]benzothieno[3,2-b][1]benzothiophene), 1,2,4,5-테트라브로모벤젠(1,2,4,5-tetrabromobenzene), 카바졸(carbazole), 1,4-디아자비시클로[2.2.2]옥탄(1,4-diazabicyclo[2.2.2]octane), 테레프탈아미드(terephthalamide), 3,5-디플루오로벤조산 (3,5-difluorobenzoic acid), N,N-디메틸-4-니트로아닐린(N,N-dimethyl-4-nitroaniline), 4,5,7,8,12,13,15,16-옥타플루오로[2.2]파라시클로판(4,5,7,8,12,13,15,16-Octafluoro[2.2]paracyclophane), [Cu(II)2(bza)4(pyz)]n, 7-클로로-2-(20-히드록시페닐)이미다조-[1,2-a]피리딘(7-chloro-2-(20-hydroxyphenyl)imidazo-[1,2-a]pyridine), 5-클로로-2-니트로아닐린(5-chloro-2-nitroaniline), 1,4-디에톡시벤젠(1,4-diethoxybenzene), 4,40-디카르복시디페닐 에테르(4,40-dicarboxydiphenyl ether), 테트라부틸렌포스포늄테트라페닐보레이트(tetrabutyln-phosphonium tetraphenylborate), 6,13-비스(트리이소프로필실릴에티닐)펜타센)(6,13-bis(triisopropylsilylethynyl)pentacene), 포화지방산(Saturated fatty acids), 1,4-디시아노벤젠(1,4-dicyanobenzene) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 어느 하나를 포함하는 것일 수 있다. 여기서, 헬콰트 양이온과 트리플루오로메탄 설포네이트 음이온, 프로베네시드와 4,40-아조피리딘, 카바졸과 1,4-디아자비시클로[2.2.2]옥탄은 2:1 당량비를 가질 수 있다.
제2층(20)은 상기 제1층(10) 상에 위치하고, 특정한 결정구조를 갖는 이차원 소재(21)를 포함한다.
제2층(20)은 상기 제1층(10)이 외부 자극에 의해 변형되면, 상기 제1층(10)의 변형에 수반하여 상기 이차원 소재(21)의 결정구조가 변형된다.
상기 이차원 소재(21)는 그래핀(Graphene), 이황화몰리브덴(Molybdenum Disulfide, MoS2), 전이금속칼코젠화합물(Transition Metal Dichalcogenide, TMDC) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 어느 하나를 포함하는 것일 수 있다.
이차원 소재(21)는 그래핀 나노시트로 구성될 수 있다. 이때, 그래핀 나노 시트는 분자기계 소재(11)와의 결합된 면적을 조절함에 따라 기계적 변형의 정도를 제어할 수 있다.
상기 이황화몰리브덴은 화학기상증착법(Chemical Vapor Deposition; CVD)로 합성된 이차원 반도체일 수 있다.
이황화몰리브덴은 2H 상을 갖는 반도체 특성을 나타내면서 10~15% 스트레인에 의해 1T 상으로 변이되어 도체 특성을 나타낼 수 있다.
상기 이황화몰리브덴은 상기 제1층이 팽창하면 2H(Hexagonal) 상에서 1T(Octahedral) 상으로 결정구조가 변형되며, 상기 제1층이 수축하면 1T 상에서 2H 상으로 결정구조가 변형되는 것일 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 복합 구조체(100)는 외부 자극에 반응하여 형상이 변형되는 분자기계 소재(11) 및 특정한 결정구조를 갖는 이차원 소재(21)가 결합된 구조를 가짐으로써 외부 자극에 반응하는 제1층(10)의 수축 또는 팽창으로 인하여 제2층(20)의 이차원 소재(21)의 결정구조가 변형됨으로써 기계적 변형이 가능하다.
다음으로, 본 발명에 따른 복합 구조체가 적용된 전자소자를 도 3을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 여기서, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 복합 구조체가 적용된 전자소자의 개략적인 모습이다.
도 3을 참조하면, 복합 구조체에 전극을 연결하여 기계적 변형 원리를 활용하여 외부자극 감응형 전자소자 제작할 수 있다.
여기서, 전극은 열진공 증착 및 물리적 증착 등으로 결합된 금속 전극이거나 용액 프린팅을 통해 결합된 폴리머 전극일 수 있다.
전자소자는 복합 구조체 내에 존재하는 분자기계 소재가 외부 자극에 의하여 형태가 변형되면 이에 결합된 이차원 소재에 결정구조 변형되며, 외부 자극 또는 분자기계 소재의 조정을 통해 이차원 소재의 변형되는 정도를 제어가 가능하다.
본 발명은 복합 구조체가 적층된 구조를 가지는 다른 실시예로는 구현될 수 있다. 도 4 및 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 복합 구조체의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다. 그리고 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 복합 구조체가 적용된 전자소자의 개략적인 모습이다.
도 4 내지 도 6을 참조하면, 적층된 복합 구조체(200)는 분자기계 소재를 포함하는 제1층(10) 상에 이차원 소재를 포함하는 제2층(20)이 적층된 복합 구조체(100) 상에 유동층(30)을 적층한 후, 유동층(30) 상에 복합 구조체(100)를 적층한 것일 수 있다.
유동층(30)은 이온성젤, 하이드로젤, 에어로젤, 엘라스토머 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
적층된 복합 구조체(200)는 외부 자극에 다양하게 반응할 수 있는 분자기계 소재를 조절하여 사용함에 따라 다양한 형태로 활용될 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 복합 구조체는 센서, 생체 모방형 멤브레인, 열이나 빛에 의해 복합체의 길이 변형을 이용한 기계적 모션 제어 및 이를 활용한 나노 동적 시스템 등에 다양하게 적용이 가능하다.
다른 관점에서, 본 발명은 복합 구조체의 제조방법에 관한 것이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명하고자 한다. 도 7은 본 발명에 따른 복합 구조체의 제조방법을 보여주는 플로우 차트이다. 도 8 내지 도 11은 복합 구조체의 제조방법에 따른 모습을 도시한 것이다.
본 발명에 따른 복합 구조체의 제조방법은 기판 상에 외부 자극에 반응하여 형상이 변형되는 분자기계 소재를 포함하는 제1층을 전사하는 단계(S10), 상기 제1층 상에 특정한 결정구조를 갖는 이차원 소재를 포함하는 제2층을 전사하는 단계(S20)를 포함한다. 여기서 상기 제1층은 상기 외부 자극에 의해 변형되고, 상기 제2층은 상기 제1층의 변형에 수반하여 상기 이차원 소재의 상기 결정구조가 변형되는 것일 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 복합 구조체의 제조방법의 각 단계에 대해서 상세히 설명하면 다음과 같다.
먼저 도 8 및 도 9를 참고하면, S10 단계에서는 분자기계 소재를 용액 기반의 프린팅 방법에 의하여 일정한 방향으로 코팅시켜 기판 위에 제1층을 전사시킨다.
여기서, 상기 분자기계 소재는 상기 외부 자극에 반응하여 수축 형태 또는 팽창 형태로 가역적 변환이 일어나는 것일 수 있다. 이때, 상기 외부 자극은 열, 빛, 압력, 진동, pH, 증기 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 어느 하나인 것일 수 있다.
상기 분자기계 소재는 헥사메틸벤젠(Hexamethylbenzene), 헬콰트 양이온(helquat cation), 트리플루오로메탄 설포네이트 음이온(trifuloromethane sulfonate anion), 2-(5-(벤조[d]티아졸-2-일)-1,3,4-옥사디아졸-2-일)-5-(디에틸아미노)페놀(2-(5-(benzo[d]thiazol-2-yl)-1,3,4-oxadiazol-2-yl)-5-(diethylamino)phenol), 테레프탈산(Terephthalic acid), (페닐아조페닐)팔라듐 헥사플루오로아세틸아세토네이트((phenylazophenyl)palladium)hexafluoroacetylacetonate), 프로베네시드(probenecid), 4,40-아조피리딘(4,40-azopyridine), 옥시트로피움 브로마이드(oxitropium bromide), 나프탈렌-2,3-디일 비스(4-플루오로벤조에이트)(naphthalene-2,3-diyl bis(4-fluorobenzoate)), L-피로글루탐산(L-pyroglutamic acid), D-피로글루탐산(D-pyroglutamic acid), 디- 터트-부틸[1]벤조티에노[3,2-b][1]벤조티오펜(di-tert-butyl[1]benzothieno[3,2-b][1]benzothiophene), 1,2,4,5-테트라브로모벤젠(1,2,4,5-tetrabromobenzene), 카바졸(carbazole), 1,4-디아자비시클로[2.2.2]옥탄(1,4-diazabicyclo[2.2.2]octane), 테레프탈아미드(terephthalamide), 3,5-디플루오로벤조산 (3,5-difluorobenzoic acid), N,N-디메틸-4-니트로아닐린(N,N-dimethyl-4-nitroaniline), 4,5,7,8,12,13,15,16-옥타플루오로[2.2]파라시클로판(4,5,7,8,12,13,15,16-Octafluoro[2.2]paracyclophane), [Cu(II)2(bza)4(pyz)]n, 7-클로로-2-(20-히드록시페닐)이미다조-[1,2-a]피리딘(7-chloro-2-(20-hydroxyphenyl)imidazo-[1,2-a]pyridine), 5-클로로-2-니트로아닐린(5-chloro-2-nitroaniline), 1,4-디에톡시벤젠(1,4-diethoxybenzene), 4,40-디카르복시디페닐 에테르(4,40-dicarboxydiphenyl ether), 테트라부틸렌포스포늄테트라페닐보레이트(tetrabutyln-phosphonium tetraphenylborate), 6,13-비스(트리이소프로필실릴에티닐)펜타센)(6,13-bis(triisopropylsilylethynyl)pentacene), 포화지방산(Saturated fatty acids), 1,4-디시아노벤젠(1,4-dicyanobenzene) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 어느 하나를 포함하는 것일 수 있다.
이어서, 도 10 및 도 11을 참고하면 S20 단계에는, 특정한 결정구조를 갖는 이차원 소재를 PDMS를 이용한 기계적 전사 방법에 의하여 제1층 상에 제2층을 전사시켜 복합 구조체를 제조할 수 있다.
여기서, 상기 이차원 소재는 그래핀(Graphene), 이황화몰리브덴(Molybdenum Disulfide, MoS2), 전이금속칼코젠화합물(Transition Metal Dichalcogenide, TMDC) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 어느 하나를 포함하는 것일 수 있다.
그리고, 본 발명에 따른 구조체의 제조방법은 상기 제2층 상에 유동층을 전사하는 단계(S30) 및 상기 유동층 상에 상기 복합 구조체를 적층시키는 단계(S40)를 더 포함할 수 있다.
S30 단계에서는, 복합 구조체의 제2층 상에 유동층을 전사한다. 여기서, 유동층은 이온성젤, 하이드로젤, 에어로젤, 엘라스토머 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
마지막으로 S40 단계에서는, 유동층 상에 제1층 및 제2층을 포함하는 복합 구조체를 전사함으로써 적층된 복합 구조체를 제조할 수 있다.
이상, 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징으로 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
1 : 기판
10 : 제1층
11 : 분자기계 소재
20 : 제2층
21 : 이차원 소재
30 : 유동층
100, 200 : 복합 구조체
10 : 제1층
11 : 분자기계 소재
20 : 제2층
21 : 이차원 소재
30 : 유동층
100, 200 : 복합 구조체
Claims (17)
- 외부 자극에 반응하여 형상이 변형되는 분자기계 소재를 포함하는 제1층; 및
상기 제1층 상에 위치하고, 특정한 결정구조를 갖는 이차원 소재를 포함하는 제2층;을 포함하며,
상기 제1층은 상기 외부 자극에 의해 변형되고, 상기 제2층은 상기 제1층의 변형에 수반하여 상기 이차원 소재의 상기 결정구조가 변형되고,
상기 분자기계 소재는 헥사메틸벤젠(Hexamethylbenzene), 헬콰트 양이온(helquat cation), 트리플루오로메탄 설포네이트 음이온(trifuloromethane sulfonate anion), 2-(5-(벤조[d]티아졸-2-일)-1,3,4-옥사디아졸-2-일)-5-(디에틸아미노)페놀(2-(5-(benzo[d]thiazol-2-yl)-1,3,4-oxadiazol-2-yl)-5-(diethylamino)phenol), 테레프탈산(Terephthalic acid), (페닐아조페닐)팔라듐 헥사플루오로아세틸아세토네이트((phenylazophenyl)palladium)hexafluoroacetylacetonate), 프로베네시드(probenecid), 4,40-아조피리딘(4,40-azopyridine), 옥시트로피움 브로마이드(oxitropium bromide), 나프탈렌-2,3-디일 비스(4-플루오로벤조에이트)(naphthalene-2,3-diyl bis(4-fluorobenzoate)), L-피로글루탐산(L-pyroglutamic acid), D-피로글루탐산(D-pyroglutamic acid), 디- 터트-부틸[1]벤조티에노[3,2-b][1]벤조티오펜(di-tert-butyl[1]benzothieno[3,2-b][1]benzothiophene), 1,2,4,5-테트라브로모벤젠(1,2,4,5-tetrabromobenzene), 카바졸(carbazole), 1,4-디아자비시클로[2.2.2]옥탄(1,4-diazabicyclo[2.2.2]octane), 테레프탈아미드(terephthalamide), 3,5-디플루오로벤조산 (3,5-difluorobenzoic acid), N,N-디메틸-4-니트로아닐린(N,N-dimethyl-4-nitroaniline), 4,5,7,8,12,13,15,16-옥타플루오로[2.2]파라시클로판(4,5,7,8,12,13,15,16-Octafluoro[2.2]paracyclophane), [Cu(II)2(bza)4(pyz)]n, 7-클로로-2-(20-히드록시페닐)이미다조-[1,2-a]피리딘(7-chloro-2-(20-hydroxyphenyl)imidazo-[1,2-a]pyridine), 5-클로로-2-니트로아닐린(5-chloro-2-nitroaniline), 1,4-디에톡시벤젠(1,4-diethoxybenzene), 4,40-디카르복시디페닐 에테르(4,40-dicarboxydiphenyl ether), 테트라부틸렌포스포늄테트라페닐보레이트(tetrabutyln-phosphonium tetraphenylborate), 6,13-비스(트리이소프로필실릴에티닐)펜타센)(6,13-bis(triisopropylsilylethynyl)pentacene), 포화지방산(Saturated fatty acids), 1,4-디시아노벤젠(1,4-dicyanobenzene) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 어느 하나를 포함하고,
상기 이차원 소재는 이황화몰리브덴(Molybdenum Disulfide, MoS2)을 포함하고,
상기 이황화몰리브덴은 상기 제1층이 팽창하면 2H(Hexagonal) 상에서 1T(Octahedral) 상으로 결정구조가 변형되며, 상기 제1층이 수축하면 1T 상에서 2H 상으로 결정구조가 변형되는 것인 복합 구조체. - 제1항에 있어서,
상기 외부 자극은 열, 빛, 압력, 진동, pH, 증기 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 어느 하나인 것인 복합 구조체. - 제1항에 있어서,
상기 분자기계 소재는 상기 외부 자극에 반응하여 수축 형태 또는 팽창 형태로 가역적 변환이 일어나는 것인 복합 구조체. - 제1항에 있어서,
상기 제1층은 상기 외부 자극에 반응하여 두께의 수직 방향으로 수축 또는 팽창되는 것인 복합 구조체. - 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 복합 구조체가 적층된 것인 복합 구조체. - 제8항에 있어서,
상기 적층된 복합 구조체 사이에 위치하고 이온성젤, 하이드로젤, 에어로젤, 엘라스토머 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 어느 하나를 포함하는 유동층;을 더 포함하는 복합 구조체. - 기판 상에 외부 자극에 반응하여 형상이 변형되는 분자기계 소재를 포함하는 제1층을 전사하는 단계;
상기 제1층 상에 특정한 결정구조를 갖는 이차원 소재를 포함하는 제2층을 전사하는 단계;를 포함하며,
상기 제1층은 상기 외부 자극에 의해 변형되고, 상기 제2층은 상기 제1층의 변형에 수반하여 상기 이차원 소재의 상기 결정구조가 변형되고,
상기 분자기계 소재는 헥사메틸벤젠(Hexamethylbenzene), 헬콰트 양이온(helquat cation), 트리플루오로메탄 설포네이트 음이온(trifuloromethane sulfonate anion), 2-(5-(벤조[d]티아졸-2-일)-1,3,4-옥사디아졸-2-일)-5-(디에틸아미노)페놀(2-(5-(benzo[d]thiazol-2-yl)-1,3,4-oxadiazol-2-yl)-5-(diethylamino)phenol), 테레프탈산(Terephthalic acid), (페닐아조페닐)팔라듐 헥사플루오로아세틸아세토네이트((phenylazophenyl)palladium)hexafluoroacetylacetonate), 프로베네시드(probenecid), 4,40-아조피리딘(4,40-azopyridine), 옥시트로피움 브로마이드(oxitropium bromide), 나프탈렌-2,3-디일 비스(4-플루오로벤조에이트)(naphthalene-2,3-diyl bis(4-fluorobenzoate)), L-피로글루탐산(L-pyroglutamic acid), D-피로글루탐산(D-pyroglutamic acid), 디- 터트-부틸[1]벤조티에노[3,2-b][1]벤조티오펜(di-tert-butyl[1]benzothieno[3,2-b][1]benzothiophene), 1,2,4,5-테트라브로모벤젠(1,2,4,5-tetrabromobenzene), 카바졸(carbazole), 1,4-디아자비시클로[2.2.2]옥탄(1,4-diazabicyclo[2.2.2]octane), 테레프탈아미드(terephthalamide), 3,5-디플루오로벤조산 (3,5-difluorobenzoic acid), N,N-디메틸-4-니트로아닐린(N,N-dimethyl-4-nitroaniline), 4,5,7,8,12,13,15,16-옥타플루오로[2.2]파라시클로판(4,5,7,8,12,13,15,16-Octafluoro[2.2]paracyclophane), [Cu(II)2(bza)4(pyz)]n, 7-클로로-2-(20-히드록시페닐)이미다조-[1,2-a]피리딘(7-chloro-2-(20-hydroxyphenyl)imidazo-[1,2-a]pyridine), 5-클로로-2-니트로아닐린(5-chloro-2-nitroaniline), 1,4-디에톡시벤젠(1,4-diethoxybenzene), 4,40-디카르복시디페닐 에테르(4,40-dicarboxydiphenyl ether), 테트라부틸렌포스포늄테트라페닐보레이트(tetrabutyln-phosphonium tetraphenylborate), 6,13-비스(트리이소프로필실릴에티닐)펜타센)(6,13-bis(triisopropylsilylethynyl)pentacene), 포화지방산(Saturated fatty acids), 1,4-디시아노벤젠(1,4-dicyanobenzene) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 어느 하나를 포함하고,
상기 이차원 소재는 이황화몰리브덴(Molybdenum Disulfide, MoS2)을 포함하고,
상기 이황화몰리브덴은 상기 제1층이 팽창하면 2H(Hexagonal) 상에서 1T(Octahedral) 상으로 결정구조가 변형되며, 상기 제1층이 수축하면 1T 상에서 2H 상으로 결정구조가 변형되는 것인 복합 구조체의 제조방법. - 제10항에 있어서,
상기 외부 자극은 열, 빛, 압력, 진동, pH, 증기 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 어느 하나인 것인 복합 구조체의 제조방법. - 제10항에 있어서,
상기 분자기계 소재는 상기 외부 자극에 반응하여 수축 형태 또는 팽창 형태로 가역적 변환이 일어나는 것인 복합 구조체의 제조방법. - 제10항에 있어서,
상기 제1층은 상기 외부 자극에 반응하여 두께의 수직 방향으로 수축 또는 팽창되는 것인 복합 구조체의 제조방법. - 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제10항에 있어서,
상기 제2층 상에 이온성젤, 하이드로젤, 에어로젤, 엘라스토머 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 어느 하나를 포함하는 유동층을 전사하는 단계; 및
상기 유동층 상에 상기 복합 구조체를 적층시키는 단계;를 더 포함하는 구조체의 제조방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210167843A KR102627611B1 (ko) | 2021-11-30 | 2021-11-30 | 외부 자극에 반응하여 기계적 변형이 가능한 복합 구조체 및 이의 제조방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210167843A KR102627611B1 (ko) | 2021-11-30 | 2021-11-30 | 외부 자극에 반응하여 기계적 변형이 가능한 복합 구조체 및 이의 제조방법 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20230080539A KR20230080539A (ko) | 2023-06-07 |
| KR102627611B1 true KR102627611B1 (ko) | 2024-01-24 |
Family
ID=86762036
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020210167843A KR102627611B1 (ko) | 2021-11-30 | 2021-11-30 | 외부 자극에 반응하여 기계적 변형이 가능한 복합 구조체 및 이의 제조방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102627611B1 (ko) |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101067661B1 (ko) * | 2009-04-14 | 2011-09-27 | 한국과학기술원 | 이온에 의해 작동되는 전기 활성 폴리머를 이용한 유연 디스플레이 형상변형장치 및 그 방법 |
| GB2577114B (en) * | 2018-09-14 | 2022-04-27 | Johnson Matthey Plc | Battery |
| KR20200072090A (ko) | 2018-12-12 | 2020-06-22 | 한국과학기술원 | 이차원 상 전이 소재를 이용한 디스플레이 소자 및 이의 제조 방법 |
| KR102323741B1 (ko) * | 2020-03-11 | 2021-11-08 | 전남대학교산학협력단 | 전도체층/비전도성고분자층 적층형 복합재료, 그 복합재료 제조방법 및 그 복합재료를 포함하는 응용제품 |
-
2021
- 2021-11-30 KR KR1020210167843A patent/KR102627611B1/ko active IP Right Grant
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Materials Chemistry and Physics. 2014, Vol. 148, pp. 435-443 (2014.08.27.)* |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20230080539A (ko) | 2023-06-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Ge et al. | Atomristor: nonvolatile resistance switching in atomic sheets of transition metal dichalcogenides | |
| Kang et al. | Self-healing soft electronics | |
| Tee et al. | Soft electronically functional polymeric composite materials for a flexible and stretchable digital future | |
| Gueye et al. | All-polymeric flexible transparent heaters | |
| Wang et al. | Materials and structures toward soft electronics | |
| Wang et al. | Soft ultrathin electronics innervated adaptive fully soft robots | |
| Mas-Torrent et al. | High mobility of dithiophene-tetrathiafulvalene single-crystal organic field effect transistors | |
| Yin et al. | Structural innovations in printed, flexible, and stretchable electronics | |
| Cao et al. | Screen printing as a scalable and low-cost approach for rigid and flexible thin-film transistors using separated carbon nanotubes | |
| Fritz et al. | Structural characterization of a pentacene monolayer on an amorphous SiO2 substrate with grazing incidence X-ray diffraction | |
| Son et al. | Flexible organic bistable devices based on graphene embedded in an insulating poly (methyl methacrylate) polymer layer | |
| Sato et al. | Charge-Transfer Complexes of Benzothienobenzothiophene with Tetracyanoquinodimethane and the n-Channel Organic Field-Effect Transistors | |
| US7186380B2 (en) | Transistor and sensors made from molecular materials with electric dipoles | |
| Pingel et al. | Charge-transfer localization in molecularly doped thiophene-based donor polymers | |
| TWI354388B (en) | Memory device and methods of using and making the | |
| CN1675969A (zh) | 电流变流体装置和电子设备 | |
| Paek et al. | Stretchable electronic devices using graphene and its hybrid nanostructures | |
| Xia et al. | Epitaxy of ferroelectric P (VDF-TrFE) films via removable PTFE templates and its application in semiconducting/ferroelectric blend resistive memory | |
| KR101396432B1 (ko) | 반도체 소자 및 그의 제조 방법 | |
| JP5231324B2 (ja) | 薄膜トランジスタ | |
| Zhao et al. | Varied alignment methods and versatile actuations for liquid crystal elastomers: A review | |
| KR102627611B1 (ko) | 외부 자극에 반응하여 기계적 변형이 가능한 복합 구조체 및 이의 제조방법 | |
| Gumyusenge et al. | Isoindigo-based binary polymer blends for solution-processing of semiconducting nanofiber networks | |
| KR101559292B1 (ko) | 전이금속 칼코겐 화합물과 그 제조 방법, 및 전이금속 칼코겐 화합물을 포함하는 반도체 장치 | |
| CN1938875B (zh) | 功能性分子元件 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right |