KR20100032718A - Method for fabrication of nanostructured particles from block copolymers using emulsion droplets - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A manufacturing method of nano-structured fine particles using droplet is provided to selectively control a shape of a particle and to control nanostructure of a copolymer which is assembled with surfactants. CONSTITUTION: A manufacturing method of nano-structured fine particles using droplet includes the following steps: preparing a block copolymer(S101); manufacturing a block copolymer dispersion solution(S102); forming the droplet of the block copolymer by agitating the block copolymer dispersion solution, a droplet guiding solution and surfactant(S103); forming fine particles by evaporating a solvent of the block copolymer droplet(S104); and attaching a compound and a metal nanoparticle on the surface of the fine particles.

Description

액적을 이용한 나노구조화된 미세입자 제조방법{Method for fabrication of nanostructured particles from block copolymers using emulsion droplets}Method for fabrication of nanostructured particles from block copolymers using emulsion droplets}

본 발명은 액적을 이용한 나노구조화된 미세입자 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 계면활성제를 블록공중합체의 자기조립과정에 참여시킴으로써 자기조립되는 블록공중합체의 나노구조를 제어함과 함께 입자의 모양을 선택적으로 구현할 수 있는 액적을 이용한 나노구조화된 미세입자 제조방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method for producing nanostructured microparticles using droplets, and more particularly, by controlling a nanostructure of a block copolymer to be self-assembled by participating in a self-assembly process of a block copolymer. The present invention relates to a method for producing nanostructured microparticles using droplets capable of selectively implementing shapes.

나노구조(nano structure)를 갖는 마이크로미터(㎛) 크기의 입자의 제조법으로, 블록공중합체와 실리카 전구체를 포함하는 에어로졸(aerosol)에서 용매를 증발시켜 자기조립현상을 통해 해당 입자를 제조하는 방법(Nature 398, 223, 1999)이 보고된 바 있다. 그러나, 용매의 증발속도 및 반응을 제어하기가 용이하지 않고 에어로졸의 조작에 어려움이 있으며, 또한 제조된 입자의 나노구조가 다층의 동심원 형태로 국한된다. A method of preparing a micrometer-sized particle having a nano structure, and a method of preparing the particle through self-assembly by evaporating a solvent in an aerosol containing a block copolymer and a silica precursor ( Nature 398, 223, 1999 ). However, it is not easy to control the evaporation rate and the reaction of the solvent, there is a difficulty in the operation of the aerosol, and also the nanostructure of the prepared particles is limited to a multilayer concentric form.

이와 함께, 블록공중합체를 포함한 에멀젼을 준비하고 에멀젼 내부의 용매를 제거시켜 블록공중합체가 자기조립되는 에멀젼 중합법(Langmuir, 23, 5978, 2007) 그리고, 에멀젼 중합법을 변형하여 다층의 표면 코팅 과정을 통해 유사한 다층 구조의 고분자 입자를 제조하는 방법(Advanced Functional Materials, 18, 1961, 2008) 등이 보고된 바 있으나, 이들 방법 역시 나노구조의 입자 형태가 동심원 형태로 국한된다. In addition, the emulsion polymerization method ( Langmuir, 23, 5978, 2007 ) in which the block copolymer is self-assembled by preparing an emulsion including a block copolymer and removing the solvent in the emulsion, and by modifying the emulsion polymerization method, a multi-layer surface coating Although a method of manufacturing polymer particles having a similar multilayer structure through advanced processes ( Advanced Functional Materials, 18, 1961, 2008 ) has been reported, these methods are also confined to concentric shapes of nanostructured particles.

한편, 블록공중합체를 물과 THF(Tetrahydrofuran)의 혼합용액에 녹인 후 THF를 선택적으로 제거하면 블록공중합체가 구형으로 응집되는 현상이 보고된 바 있으나(Advanced Materials, 17, 2062, 2005), 그 크기와 구조의 제어가 어려운 문제점이 있다. On the other hand, when the block copolymer is dissolved in a mixed solution of water and THF (Tetrahydrofuran) and then THF is selectively removed, the block copolymer is spherically aggregated ( Advanced Materials, 17, 2062, 2005 ). It is difficult to control the size and structure.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 계면활성제를 블록공중합체의 자기조립과정에 참여시킴으로써 자기조립되는 블록공중합체의 나노구조를 제어함과 함께 입자의 모양을 선택적으로 구현할 수 있는 액적을 이용한 나노구조화된 미세입자 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다. The present invention has been made to solve the above problems, by controlling the nanostructure of the block copolymer to be self-assembled by participating in the self-assembly process of the block copolymer, the shape of the particles can be selectively implemented. It is an object of the present invention to provide a method for producing nanostructured microparticles using droplets.

또한, 본 발명은 계면활성제에 반응기를 도입함으로써 미세입자 표면에 선택적인 반응을 유도하여 미세입자의 기능성 패턴화가 가능하도록 함에 다른 목적이 있다. 이와 함께, 블록공중합체의 일부를 선택적으로 제거하여 나노기공을 갖는 미세입자를 제조함에 또 다른 목적이 있다. In addition, the present invention is another object to enable the functional patterning of the microparticles by inducing a selective reaction on the surface of the microparticles by introducing a reactor to the surfactant. Along with this, another purpose is to prepare a fine particle having nano pores by selectively removing a part of the block copolymer.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 액적을 이용한 나노구조화된 미세입자 제조방법은 블록공중합체를 준비하는 (a) 단계와, 블록공중합체 분산용액을 제조하는 (b) 단계와, 상기 블록공중합체 분산용액, 액적유도용액 및 계면활성제를 교반하여 블록공중합체 액적을 형성하는 (c) 단계 및 상기 블록공중합체 액적의 용매를 증발시켜 미세입자를 형성하는 (d) 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다. Nanostructured microparticles manufacturing method using the droplets according to the present invention for achieving the above object comprises the steps of (a) preparing a block copolymer, (b) preparing a block copolymer dispersion solution, and the block (C) forming a block copolymer droplet by stirring the copolymer dispersion solution, the droplet inducing solution and the surfactant, and (d) evaporating the solvent of the block copolymer droplet to form fine particles. It features.

상기 (d) 단계 이후, 상기 미세입자의 표면에 화합물 또는 금속 나노입자를 부착하는 단계를 더 포함할 수 있으며, 이 경우 상기 계면활성제에 특정 반응기를 포함하는 계면활성제가 포함되며, 상기 화합물 또는 금속 나노입자의 표면에는 상기 계면활성제의 특정 반응기와 반응하는 반응기가 구비될 수 있다. After the step (d), may further comprise the step of attaching the compound or metal nanoparticles on the surface of the microparticles, in this case the surfactant includes a surfactant comprising a specific reactor, the compound or metal The surface of the nanoparticles may be provided with a reactor that reacts with a specific reactor of the surfactant.

또한, 상기 블록공중합체 분산용액 내에 금속 나노입자가 포함되며, 상기 금속 나노입자의 표면에 상기 블록공중합체를 구성하는 복수의 성분 중 특정 성분과 동일한 성분이 도포될 수 있다. 이 때, 상기 금속 나노입자는 상기 미세입자의 특성 성분 내에 자기조립되며, 상기 특정 성분은 상기 금속 나노입자의 표면에 도포된 성분과 동일할 수 있다. In addition, the metal nanoparticles are included in the block copolymer dispersion solution, and the same component as a specific component among a plurality of components constituting the block copolymer may be applied to the surface of the metal nanoparticles. In this case, the metal nanoparticles are self-assembled in the specific component of the microparticles, the specific component may be the same as the component applied to the surface of the metal nanoparticles.

한편, 상기 (d) 단계 이후에, 상기 블록공중합체의 특정 성분과 반응하는 금속 전구체를 미세입자와 혼합하여 미세입자의 특성 성분 내에 금속이 자기조립되도록 하는 단계를 더 포함할 수 있다. Meanwhile, after the step (d), the method may further include mixing metal precursors reacting with specific components of the block copolymer with the microparticles so that the metals are self-assembled in the specific components of the microparticles.

상기 블록공중합체는 유기물 블록공중합체, 유기-무기 공중합체, 무기-무기 블록공중합체 중 어느 하나 또는 이들의 조합일 수 있으며, 상기 블록공중합체를 구성하는 서로 다른 성분의 각각의 블록과 동일한 성분을 갖는 단중합체가 적어도 하나 이상 상기 블록공중합체에 추가될 수 있다. 한편, 상기 블록공중합체 분산용액에서 블록공중합체의 농도는 0.01∼10wt% 범위가 바람직하다. The block copolymer may be any one or a combination of an organic block copolymer, an organic-inorganic copolymer, an inorganic-inorganic block copolymer, and the same component as each block of the different components constituting the block copolymer. At least one homopolymer having may be added to the block copolymer. On the other hand, the concentration of the block copolymer in the block copolymer dispersion solution is preferably in the range of 0.01 to 10wt%.

상기 블록공중합체 분산용액의 용매 및 상기 액적유도용액은 물 또는 오일로 구성되고, 상기 블록공중합체 분산용액의 용매가 물일 경우 상기 액적유도용액은 오일이며, 상기 블록공중합체 분산용액의 용매가 오일일 경우 상기 액적유도용액은 물이다. 또한, 상기 오일은 연속상 또는 분산상을 가지며 톨루엔, 실리콘 오일, 도데칸, 헥사데칸 중 어느 하나이다. The solvent and the droplet inducing solution of the block copolymer dispersion solution are composed of water or oil, and when the solvent of the block copolymer dispersion solution is water, the droplet inducing solution is oil, and the solvent of the block copolymer dispersion solution is oil. The droplet inducing solution is water. In addition, the oil has a continuous phase or a dispersed phase and is any one of toluene, silicone oil, dodecane, hexadecane.

상기 (d) 단계 이후에, 상기 미세입자를 구성하는 특정 성분을 제거하여 나노기공성 미세입자를 제조하는 (e) 단계를 더 포함할 수 있으며, 자외선 조사를 통해 상기 미세입자를 구성하는 특정 성분을 제거할 수 있다. After the step (d), may further comprise the step (e) of removing the specific components constituting the microparticles to produce nanoporous microparticles, the specific components constituting the microparticles through ultraviolet irradiation Can be removed.

상기 블록공중합체는 폴리스티렌-폴리부타디엔(polystyrene-b-polybutadiene, PS-b-PB) 이중 블록공중합체, 폴리스티렌-폴리-4-비닐피리딘(polystyrene-b-poly-4-vinylpyridine) 이중 블록공중합체, 폴리스티렌-폴리메틸메타크릴레이트(polystyrene-b-polymethylmethacrylate) 이중 블록공중합체 중 어느 하나 또는 이들의 조합일 수 있으며, 상기 이중 블록공중합체를 구성하는 성분들로 이루어진 삼중 블록공중합체도 사용될 수 있다. The block copolymer is a polystyrene-b-polybutadiene (PS-b-PB) double block copolymer, polystyrene-b-poly-4-vinylpyridine double block copolymer , Polystyrene-b-polymethylmethacrylate (polystyrene-b-polymethylmethacrylate) may be any one or a combination of the double block copolymer, a triple block copolymer composed of the components constituting the double block copolymer may also be used. .

한편, 상기 계면활성제로, 상기 블록공중합체를 구성하는 성분 중 적어도 하나 이상을 포함하는 양친성 블록공중합체를 사용할 수 있으며, 또한 두 가지 이상의 양친성 블록공중합체를 계면활성제로 사용할 수도 있다. 이와 같은 계면활성제용 양친성 블록공중합체로는 폴리스티렌-폴리에틸렌옥사이드(polystyrene-b-polyethyeleneoxide), 폴리부타디엔-폴리에틸렌옥사이드(polybutadiene-b-polyethyeleneoxide) 블록공중합체, 폴리에틸렌옥사이드-폴리프로필렌옥사이드-폴리에틸렌옥사이드 삼중 블록공중합체 (polyethyleneoxide-polypropyleneoxide-polyethyleneoxide), 소르비탄 모노올레이트 (sorbitan monooleate), 장쇄 알킬, OH-그룹을 갖는 에스테르 유사 중합체성 계면활성제 (ester-like polymeric surfactant with long-chain alkyl and OH-groups) 중 어느 하나 또는 이들의 조합이 될 수 있다. Meanwhile, as the surfactant, an amphiphilic block copolymer including at least one or more of the components constituting the block copolymer may be used, and two or more amphiphilic block copolymers may be used as the surfactant. Such amphiphilic block copolymers for surfactants include polystyrene-b-polyethyeleneoxide, polybutadiene-b-polyethyeleneoxide block copolymers, and polyethylene oxide-polypropylene oxide-polyethylene oxide triple blocks. Ester-like polymeric surfactants with long-chain alkyl and OH-groups (polyethyleneoxide-polypropyleneoxide-polyethyleneoxide), sorbitan monooleate, long-chain alkyl, and OH-groups Any one or a combination thereof.

본 발명에 따른 액적을 이용한 나노구조화된 미세입자 제조방법은 다음과 같은 효과가 있다. Nanostructured microparticles manufacturing method using the droplets according to the present invention has the following effects.

블록공중합체 액적으로부터 용매를 증발시켜 자기조립된 나노구조화된 미세입자를 제조할 수 있으며, 상기 액적 형성시 블록공중합체의 특정 블록과 동일한 성분을 갖는 계면활성제를 첨가함으로써 미세입자의 나노구조를 선택적으로 제어할 수 있게 된다. 또한, 제조된 미세입자의 특정 성분을 자외선 조사 등을 통해 제거함으로써 나노기공성 미세입자를 용이하게 제조할 수도 있다. Self-assembled nanostructured microparticles can be prepared by evaporating the solvent from the block copolymer droplets, and upon forming the droplets, the nanostructure of the microparticles can be selectively selected by adding a surfactant having the same components as the specific block of the block copolymer. Can be controlled. In addition, the nanoporous microparticles may be easily prepared by removing specific components of the prepared microparticles through ultraviolet irradiation.

이와 같은 나노구조화된 미세입자는 촉매의 담체, 광자결정 제조를 위한 물질로 사용되거나 표면 플라즈몬 성질을 이용한 센서, 비등방성 편광특성을 이용한 전자종이 등에 응용될 수 있다. Such nanostructured microparticles can be used as a carrier for catalysts, materials for the production of photonic crystals, or sensors using surface plasmon properties, or electronic paper using anisotropic polarization properties.

본 발명에 따른 액적을 이용한 나노구조화된 미세입자 제조방법은 블록공중합체를 함유하는 액적으로부터 용매를 제거하여 나노구조를 갖는 미세입자를 제조함에 그 특징이 있다. The method for producing nanostructured microparticles using the droplets according to the present invention is characterized by preparing a fine particle having a nanostructure by removing a solvent from the droplet containing the block copolymer.

구체적으로, 본 발명에 따른 액적을 이용한 나노구조화된 미세입자 제조방법은 도 1에 도시한 바와 같이 블록공중합체를 준비하는 단계(S101), 블록공중합체 분산용액을 제조하는 단계(S102), 액적을 형성하는 단계(S103) 및 자기조립에 의해 미세입자가 형성되는 단계(S104)를 포함하여 이루어진다. 상기 각 단계를 상세히 설명하면 다음과 같다. Specifically, the method for producing nanostructured microparticles using droplets according to the present invention includes preparing a block copolymer as shown in FIG. 1 (S101), preparing a block copolymer dispersion solution (S102), and a liquid. It comprises the step of forming an enemy (S103) and the fine particles are formed by self-assembly (S104). Each step will be described in detail as follows.

(a) 블록공중합체를 준비하는 단계(a) preparing a block copolymer

블록공중합체는 액적 내에 함유되는 것으로서, 최종적으로는 액적을 구성하는 용매가 증발될 때 상기 블록공중합체는 자기조립(self-assembly)되어 나노구조화된 미세입자를 형성한다. The block copolymer is contained in the droplets, and finally, when the solvent constituting the droplets evaporates, the block copolymers self-assemble to form nanostructured microparticles.

이와 같은 블록공중합체로, 유기물 블록공중합체, 유기-무기 공중합체, 무기-무기 블록공중합체 중 어느 하나 또는 이들의 조합을 이용할 수 있다. 이 때, 상기 유기물 블록공중합체, 유기-무기 공중합체, 무기-무기 블록공중합체 등은 서로 다른 2종 이상의 블록으로 구성된 다중 블록공중합체이며, 상기 다중 블록공중합체 또는 이들의 조합에 더해 적어도 하나 이상의 단중합체가 추가될 수도 있다. As such a block copolymer, any one of organic block copolymers, organic-inorganic copolymers, inorganic-inorganic block copolymers, or a combination thereof may be used. In this case, the organic block copolymer, the organic-inorganic copolymer, the inorganic-inorganic block copolymer, and the like are multi-block copolymers composed of two or more different blocks, and at least one of the multi-block copolymers or a combination thereof. The above homopolymer may be added.

상기 단중합체는 상기 다중 블록공중합체를 구성하는 블록들 중 어느 하나의 블록과 동일하도록 구성할 수 있으며, 이를 통해 최종적으로 형성되는 미세입자의 나노구조를 판형(lamella phase)에서 관형 또는 구형으로 제어할 수 있다. 또한, 다중 블록공중합체를 구성하는 각각의 블록과 동일한 성분을 갖는 단중합체들을 액적 내에 함께 포함시키면 미세입자의 나노구조의 주기를 증가시킬 수도 있다. The homopolymer may be configured to be the same as any one of the blocks constituting the multi-block copolymer, thereby controlling the nanostructure of the finally formed microparticles from the lamellar phase to tubular or spherical can do. In addition, the inclusion of homopolymers having the same component as each block constituting the multi-block copolymer together in the droplets may increase the period of the nanostructure of the microparticles.

이와 같은 상기 블록공중합체는 분자량 분포가 제어되고 다분산지수(polydispersity index)가 1.1 이하의 낮은 수치를 갖는 고분자 물질을 사용하는 것이 바람직하며, 일 예로 분자량이 수십만에서 수백만인 폴리스티렌-폴리부타디 엔(Polystyrene-b-Polybutadiene, PS-b-PB) 이중 블록공중합체, 폴리스티렌-폴리비닐피리딘 이중 블록공중합체, 폴리스티렌-폴리부타디엔-폴리스티렌(PS-b-PB-b-PS) 삼중 블록공중합체 등이 이용할 수 있다. 한편, 상기 블록공중합체는 음이온 중합법 또는 RAFT(Reversible additional fragmentation chain transfer) 중합법 등을 통해 제조할 수 있다. The block copolymer is preferably a polymer material having a controlled molecular weight distribution and having a low polydispersity index of 1.1 or less. For example, polystyrene-polybutadiene having a molecular weight of several hundred thousand to several million. (Polystyrene-b-Polybutadiene, PS-b-PB) double block copolymer, polystyrene-polyvinylpyridine double block copolymer, polystyrene-polybutadiene-polystyrene (PS-b-PB-b-PS) triple block copolymer This can be used. On the other hand, the block copolymer may be prepared by an anion polymerization method or RAFT (Reversible additional fragmentation chain transfer) polymerization method.

(b) 블록공중합체 분산용액을 제조하는 단계(b) preparing a block copolymer dispersion solution

블록공중합체 분산용액은 블록공중합체를 물 또는 오일(oil)에 분산하여 제조할 수 있다. 이 때, 블록공중합체 분산용액에서 블록공중합체의 농도는 0.01∼10wt% 범위로 조절할 수 있다. 여기서, 블록공중합체의 농도가 0.01wt% 이하일 경우에는 액적의 증발시간이 오래 걸리게 되어 미세입자의 자기조립과정이 지연되며, 10wt% 이상일 경우에는 미세입자가 자기조립되지 않는 경우가 발생할 수도 있다. The block copolymer dispersion solution may be prepared by dispersing the block copolymer in water or oil. At this time, the concentration of the block copolymer in the block copolymer dispersion solution may be adjusted to 0.01 to 10wt% range. Here, when the concentration of the block copolymer is 0.01wt% or less, the evaporation time of the droplets is long, and the self-assembly process of the microparticles is delayed, and when 10wt% or more, the microparticles may not self-assemble.

블록공중합체의 농도는 액적의 크기 및 최종적으로 형성되는 미세입자의 크기에 직접적으로 영향을 미치며, 블록공중합체의 농도가 높을수록 액적의 크기 및 미세입자의 크기가 커진다. 구체적으로, 미세입자의 크기는 액적의 크기에 정비례하며 블록공중합체의 농도의 1/3 제곱에 비례한다. The concentration of the block copolymer directly affects the size of the droplets and the size of the finally formed fine particles. The higher the concentration of the block copolymer, the larger the size of the droplets and the size of the fine particles. Specifically, the size of the microparticles is directly proportional to the size of the droplets and is proportional to one third of the concentration of the block copolymer.

(c) 액적을 형성하는 단계(c) forming droplets

액적이라 함은 두 종류의 섞이지 않는 유체에 기계적인 힘을 가하여 표면장력의 차이에 의해 특정 유체가 방울 형태로 변화된 것을 일컫는 것으로서, 본 발명 에서는 블록공중합체 분산용액을 물 또는 오일 등의 액적유도용액에 섞어 블록공중합체 액적을 형성한다. Droplet refers to the change of a specific fluid in the form of droplets due to the difference in surface tension by applying mechanical force to two kinds of unmixed fluids. In the present invention, the block copolymer dispersion solution is a liquid induction solution such as water or oil. To form block copolymer droplets.

구체적으로, 블록공중합체 분산용액과 액적유도용액을 준비하고 두 용액을 유화기(homogenizer, colloid mill, 고속터빈교환기 등)를 이용하여 교반하면 에멀젼(emulsion)이 형성되며, 에멀젼 내에 블록공중합체 분산용액이 과립화된 블록공중합체 액적이 분산, 형성된다. 이 때, 상기 블록공중합체 분산용액의 용매가 물인 경우에는 상기 액적유도용액은 오일을 이용해야 하며, 반대로 블록공중합체 분산용액의 용매가 오일인 경우에는 상기 액적유도용액으로는 물이 이용된다. 상기 액적유도용액이 오일인 경우 톨루엔, 실리콘 오일, 도데칸, 헥사데칸 등 물과의 용해성이 적고 블록공중합체의 용해성이 높은 물질로 이루어진 군에서 선택하여 사용할 수 있다. 또한, 상기 유화기 이외에 등방향 흐름(coflowing stream)에서의 점성 응력(viscous stress)을 이용하는 방법인 마이크로피펫 또는 미세유체소자를 통해 액적을 형성하거나 두 종류의 액체가 섞인 혼합액을 흔들어 다분산계의 액적을 형성할 수도 있다. Specifically, an emulsion is formed when a block copolymer dispersion solution and a droplet induction solution are prepared and the two solutions are stirred using an emulsifier (homogenizer, colloid mill, high-speed turbine exchanger, etc.) to form an emulsion. The block copolymer droplets in which the solution is granulated are dispersed and formed. In this case, when the solvent of the block copolymer dispersion solution is water, the droplet induction solution should be oil. On the contrary, when the solvent of the block copolymer dispersion solution is oil, water is used as the droplet induction solution. When the droplet inducing solution is an oil, it may be selected from the group consisting of a material having a low solubility in water and high solubility of the block copolymer such as toluene, silicone oil, dodecane, hexadecane, and the like. In addition, in addition to the emulsifier, a droplet is formed through a micropipette or a microfluidic device, which is a method of using viscous stress in a coflowing stream, or a mixture of two liquids is shaken to shake a liquid of a polydispersion system. You can also form enemies.

한편, 상기 블록공중합체 액적을 형성함에 있어서, 액적을 안정화시킴과 함께 최종적으로 형성되는 미세입자의 나노구조를 제어하기 위해 상기 두 용액의 혼합액 즉, 블록공중합체 분산용액과 액적유도용액의 혼합액에 계면활성제를 첨가한다. Meanwhile, in forming the block copolymer droplets, in order to stabilize the droplets and control the nanostructure of the finally formed microparticles, the mixed solution of the two solutions, that is, the mixed solution of the block copolymer dispersion solution and the droplet induction solution, may be used. Add surfactant.

상기 계면활성제는 액적의 용매가 증발하여 액적 내의 블록공중합체가 자기조립되어 미세입자를 형성하는 과정에서 블록공중합체와 상호 작용하게 되며, 이 때 블록공중합체의 각 성분과 계면활성제의 친화력에 따라 블록공중합체의 내부 나노구조가 변하게 된다. The surfactant interacts with the block copolymer in the process of evaporating the solvent of the droplet to self-assemble the block copolymer in the droplet to form microparticles, whereby the affinity of each component of the block copolymer with the surfactant The internal nanostructure of the block copolymer is changed.

이와 같은 블록공중합체의 각 성분과 친화력을 제어하기 위해, 서로 다른 성분의 두 블록으로 이루어진 블록공중합체가 사용된 경우 두 성분 중 한 성분을 포함함과 함께 물 또는 오일과 친한 블록이 연결된 양친성 블록공중합체를 단독 또는 혼합하여 계면활성제로 이용할 수 있다. 예를 들어, 판형(lamella phase)을 갖는 블록공중합체를 사용한 경우, 해당 블록공중합체를 구성하는 특정 블록과 친한 그룹을 갖는 양친성 블록공중합체를 계면활성제로 이용하여 에멀젼을 형성한 상태에서, 최종적으로 에멀젼의 용매를 제거하게 되면 양파형의 다층 동심원 형태의 나노구조를 갖는 미세입자가 형성되는데, 이 때 미세입자의 최외곽에 양친성 블록공중합체와 성분이 같은 블록공중합체 상이 생기게 된다. 또한, 계면활성제로 이용되는 양친성 블록공중합체의 블록길이에 따라 미세입자의 최외곽층의 두께도 조절할 수 있다. In order to control the affinity with each component of such a block copolymer, when a block copolymer composed of two blocks of different components is used, the amphiphile in which one of the two components is included and the water or oil-friendly block is connected Block copolymers may be used alone or as a mixture. For example, when a block copolymer having a lamella phase is used, an emulsion is formed by using, as a surfactant, an amphiphilic block copolymer having a friendly group with a specific block constituting the block copolymer. Finally, when the solvent of the emulsion is removed, microparticles having an onion-like multilayer concentric nanostructure are formed, and at this time, a block copolymer phase having the same components as the amphiphilic block copolymer is formed at the outermost part of the microparticles. In addition, the thickness of the outermost layer of the microparticles can also be adjusted according to the block length of the amphiphilic block copolymer used as the surfactant.

이와 함께, 상기 계면활성제는 액적 및 액적의 연속상에 따라 선택되어질 수 있으며, 오일 액적이 물에 형성되는 경우 액적 내부에 녹아있는 블록공중합체를 구성하는 성분 중 적어도 하나 이상을 포함하는 양친성 블록공중합체 또는 두 가지 이상의 양친성 블록공중합체를 계면활성제로 사용할 수 있다. In addition, the surfactant may be selected according to the droplet and the continuous phase of the droplet, when the oil droplet is formed in water amphiphilic block comprising at least one or more of the components constituting the block copolymer dissolved inside the droplet Copolymers or two or more amphiphilic block copolymers may be used as the surfactant.

일 예로, 액적 내의 블록공중합체로 폴리스티렌-폴리부타디엔을 사용한 경우, 계면활성제용 양친성 블록공중합체로는 폴리스티렌-폴리에틸렌옥사이드(polystyrene-b-polyethyeleneoxide), 폴리부타디엔-폴리에틸렌옥사이 드(polybutadiene-b-polyethyeleneoxide) 블록공중합체, 폴리에틸렌옥사이드-폴리프로필렌옥사이드-폴리에틸렌옥사이드 삼중 블록공중합체 (polyethyleneoxide-polypropyleneoxide-polyethyleneoxide), 소르비탄 모노올레이트 (sorbitan monooleate), 장쇄 알킬, OH-그룹을 갖는 에스테르 유사 중합체성 계면활성제 (ester-like polymeric surfactant with long-chain alkyl and OH-groups) 중 어느 하나 또는 이들의 조합이 될 수 있다. For example, when polystyrene-polybutadiene is used as the block copolymer in the droplets, the amphiphilic block copolymer for the surfactant may be polystyrene-b-polyethyeleneoxide, polybutadiene-polyethyleneyeoxide (polybutadiene-b-polyethyeleneoxide). ) Block copolymers, polyethylene oxide-polypropylene oxide-polyethylene oxide triple block copolymers (polyesteroxide-polypropyleneoxide-polyethyleneoxide), sorbitan monooleate, long-chain alkyl, ester-like polymeric surfactants with OH-groups (ester-like polymeric surfactant with long-chain alkyl and OH-groups) or any combination thereof.

(d) 자기조립에 의해 미세입자가 형성되는 단계(d) forming fine particles by self-assembly

블록공중합체 액적이 준비된 상태에서, 상기 블록공중합체 액적을 구성하는 용매를 증발시키면 블록공중합체 액적이 서서히 연속상으로 확산되고 블록공중합체의 농도가 점점 높아지게 되며, 최종적으로 블록공중합체가 마이크로미터 또는 그 이하의 크기를 갖는 미세입자로 자기조립(evaporation-induced self-assembly)된다(도 7 참조). 이 때, 자기조립되는 미세입자는 블록공중합체의 분자량 비, 블록간의 상호작용 힘 및 계면활성제와 블록간의 친화력에 따라 판상, 관형, 구형 등의 나노구조를 갖게 된다. 또한, 자기조립된 미세입자는 전술한 바와 같이 블록공중합체 액적의 크기에 정비례하며 블록공중합체의 농도의 1/3 제곱에 비례한다. 참고로, 도 7에 있어서 원형의 미세입자와 타원형의 미세입자가 도시되어 있는데, 원형의 미세입자는 하나의 성분으로 이루어진 계면활성제(single surfactant)를 사용한 경우이고 타원형의 미세입자는 두 가지 성분(폴리스티렌(PS) 및 폴리부타디엔(PB)으로 이루어진 계면활성제(mixed surfactant)를 사용한 경우이다. In the state where the block copolymer droplets are prepared, evaporation of the solvent constituting the block copolymer droplets causes the block copolymer droplets to gradually diffuse into the continuous phase, and the concentration of the block copolymer is gradually increased. Or evaporation-induced self-assembly with microparticles having a size of less than that (see FIG. 7). At this time, the self-assembled microparticles have a nanostructure, such as plate, tubular, spherical, depending on the molecular weight ratio of the block copolymer, the interaction force between the blocks and the affinity between the surfactant and the block. In addition, the self-assembled microparticles are directly proportional to the size of the block copolymer droplets as described above and are proportional to 1/3 square the concentration of the block copolymer. For reference, circular microparticles and elliptical microparticles are shown in FIG. 7, wherein the circular microparticles are used when a single surfactant is composed of one component, and the elliptic microparticles have two components ( This is the case where a mixed surfactant made of polystyrene (PS) and polybutadiene (PB) is used.

한편, 상기 자기조립되어 나노구조를 갖는 미세입자에서 블록공중합체를 구성하는 복수의 블록 중 특정 블록을 자외선 조사 등을 통해 선택적으로 제거하여 나노크기의 기공을 갖는 나노기공성 미세입자를 제조할 수도 있다. 이 때, 유기-무기 블록공중합체의 경우 유기 성분을 제거하여 나노기공성 무기 미세입자를 제조할 수도 있다. Meanwhile, nanoporous microparticles having nano-sized pores may be prepared by selectively removing specific blocks among a plurality of blocks constituting the block copolymer from the self-assembled microparticles having nanostructures through ultraviolet irradiation. have. In this case, in the case of the organic-inorganic block copolymer, the organic component may be removed to prepare nanoporous inorganic microparticles.

이와 함께, 상기 자기조립되어 나노구조를 갖는 미세입자에 대해 특정 기능이 부여되도록 추가 공정을 적용할 수 있다. 즉, 미세입자의 표면을 기능성 패턴화하는 방법과 미세입자 내의 선택적 반응 방법을 통해 미세입자에 특정 기능을 부여할 수 있다. In addition, an additional process may be applied to impart specific functions to the self-assembled microparticles having nanostructures. That is, specific functions may be imparted to the microparticles through a method of functional patterning the surface of the microparticles and a selective reaction method in the microparticles.

먼저, 미세입자의 표면을 기능성 패턴화하는 방법을 살펴보면 다음과 같다. First, a method of functional patterning the surface of the microparticles is as follows.

특정 반응기는 갖는 화합물 또는 금속 나노입자를 미세입자와 반응시켜 미세입자 표면에 특정 화합물 또는 금속 나노입자를 부착시킬 수 있다. 이를 위해 미세입자의 표면에는 상기 화합물 또는 금속 나노입자의 반응기와 반응할 수 있는 반응기가 포함되어야 하며, 미세입자의 반응기는 계면활성제로부터 얻어질 수 있다. Certain reactors may attach certain compounds or metal nanoparticles to the surface of the microparticles by reacting the compound or metal nanoparticles with the microparticles. To this end, the surface of the microparticles should include a reactor capable of reacting with the reactor of the compound or metal nanoparticles, the reactor of the microparticles can be obtained from the surfactant.

구체적으로, 에멀젼 형성시, 상기 화합물 또는 금속 나노입자의 반응기와 반응할 수 있는 반응기를 구비하는 계면활성제 및 반응기가 없는 계면활성제를 함께 첨가하여 에멀젼을 형성하고, 자기조립을 통해 미세입자가 형성되면 생성된 미세입자의 표면에는 반응기가 형성된다. 일 예로, 계면활성제로 폴리스티렌-폴리아크릴산 블록공중합체와 폴리부타디엔-폴리에틸렌옥사이드를 혼합하여 사용한 경우 폴리아크릴산에 있는 카르복실기(COOH)가 미세입자의 표면에 구비된다. Specifically, when the emulsion is formed, a surfactant having a reactor capable of reacting with the reactor of the compound or metal nanoparticles and a reactor-free surfactant are added together to form an emulsion, and fine particles are formed through self-assembly. A reactor is formed on the surface of the produced microparticles. For example, when a polystyrene-polyacrylic acid block copolymer and a polybutadiene-polyethylene oxide are used as a surfactant, a carboxyl group (COOH) in polyacrylic acid is provided on the surface of the microparticles.

이와 같은 상태에서, 생성된 미세입자 예를 들어, 카르복실기(COOH)를 구비하는 미세입자와 반응기 예를 들어, 아민기(NH2)를 구비하는 화합물 또는 금속 나노입자를 물에 혼합하게 되면 도 8에 도시한 바와 같은 아미드 결합 반응(amide)을 통해 상기 화합물 또는 금속 나노입자가 미세입자의 표면 상에 부착된다. 이와 같은 반응을 응용하여, DNA의 말단기가 아민기로 치환되어 있는 경우 상술한 바와 같은 아미드 결합 반응을 통해 미세입자의 표면에 DNA를 선택적으로 부착할 수 있다. In such a state, when the resulting fine particles, for example, microparticles having a carboxyl group (COOH) and a compound or metal nanoparticles having a reactor, for example, an amine group (NH 2 ), are mixed with water, FIG. 8. The compound or metal nanoparticles are attached onto the surface of the microparticles through an amide bond reaction (amide) as shown in FIG. By applying such a reaction, when the end group of the DNA is substituted with an amine group, the DNA can be selectively attached to the surface of the microparticles through the amide bond reaction as described above.

다음으로, 미세입자 내의 선택적 반응을 통해 미세입자에 특정 기능을 부여하는 방법을 살펴본다. 이를 구현하기 위한 첫 번째 방법으로서, 금속 나노입자의 표면에 블록공중합체를 구성하는 복수의 성분 중 특정 성분을 도포하고, 해당 금속 나노입자를 블록공중합체 분산용액을 통해 블록공중합체 액적 내에 포함되도록 한 다음, 자기조립을 통해 미세입자가 형성시키면 <표면에 블록공중합체의 특정 성분과 동일한 성분이 도포된 금속 나노입자>는 블록공중합체를 구성하는 복수의 성분 중 동일한 성분 내에만 선택적으로 자기조립하게 된다. 즉, 자기조립된 미세입자 내에서 특정 성분 내에만 금속 나노입자가 구비된다. 도 9는 표면에 폴리스티렌(PS)이 도포되어 안정된 금 나노입자가 블록공중합체 액적 내에 포함되고 궁극적으로 미세입자의 폴리스티렌 층 내에 자기조립된 것을 나타낸 것이다. Next, look at how to give a specific function to the microparticles through a selective reaction in the microparticles. As a first method for realizing this, a specific component of a plurality of components constituting the block copolymer is applied to the surface of the metal nanoparticle, and the metal nanoparticle is included in the block copolymer droplet through the block copolymer dispersion solution. Then, when the microparticles are formed through self-assembly, the <metal nanoparticles having the same components as the specific components of the block copolymer on the surface> may be selectively self-assembled only within the same component among the plurality of components constituting the block copolymer. Done. That is, the metal nanoparticles are provided only within specific components in the self-assembled microparticles. FIG. 9 shows that polystyrene (PS) is applied to the surface to stabilize gold nanoparticles contained within the block copolymer droplets and ultimately self-assemble into the polystyrene layer of microparticles.

미세입자 내의 선택적 반응에 대한 두 번째 방법으로, 블록공중합체의 특정 성분과 반응하는 금속 전구체를 미세입자와 혼합하여 미세입자의 특성 성분 내에만 금속이 자기조립되도록 금속 나노구조를 갖는 미세입자를 제조할 수 있다. 이 경 우, 금속 나노구조가 빛과 결합하는 독특한 현상, 즉 표면플라즈몬 현상을 미세입자에서 구현할 수 있게 되며, 미세입자 내의 나노구조를 조절함으로서 표면 플라즈몬 현상을 자유롭게 제어 할 수 있다. 또한, 바이오 물질이 선택적으로 미세입자 표면에 붙을 경우 빛을 이용하여 감지할 수 있는 소자로 응용할 수 있다. 도 10은 금 전구체(HAuCl4)가 블록공중합체의 특정 성분과 반응하는 경우를 나타낸 것이다. As a second method for the selective reaction in the microparticles, a microparticle having a metal nanostructure is prepared by mixing a metal precursor reacting with a specific component of the block copolymer with the microparticle so that the metal self-assembles only within the specific component of the microparticle. can do. In this case, the unique phenomenon that the metal nanostructure combines with light, that is, the surface plasmon phenomenon can be realized in the microparticles, and the surface plasmon phenomenon can be freely controlled by controlling the nanostructure in the microparticles. In addition, if the biomaterial selectively adheres to the surface of the microparticles, it can be applied as a device that can be detected using light. 10 illustrates a case where the gold precursor (HAuCl 4 ) reacts with a specific component of the block copolymer.

한편, 미세입자의 어두운 부분에 금속물질을 반응시킬 수도 있는데, 이 경우 표시소자로 응용될 수 있다. 구체적으로, 도 11에 도시한 바와 같이 미세입자 내의 금속물질로 이루어진 금속판이 전기장의 방향과 평행한 경우(도 11의 (a) 참조)와 수직인 경우(도 11의 (b) 참조) 빛이 흡수되는 정도에 있어서 차이가 발생하게 되는데, 이와 같은 빛의 흡수 차이를 이용하여 도 12에 도시한 바와 같은 편광판 등에 응용할 수 있다. On the other hand, it is also possible to react the metal material to the dark portion of the fine particles, in this case it can be applied as a display device. Specifically, as shown in FIG. 11, when the metal plate made of the metal material in the microparticles is parallel to the direction of the electric field (see FIG. 11 (a)), the light is perpendicular to the case (see FIG. 11 (b)). A difference occurs in the degree of absorption, which can be applied to a polarizing plate or the like as shown in FIG.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 액적을 이용한 나노구조화된 미세입자 제조방법을 상세히 설명하기로 한다. Hereinafter, a method for producing nanostructured microparticles using droplets according to an embodiment of the present invention will be described in detail.

<실시예 1><Example 1>

분자량이 300,000이며, 이 중 폴리스티렌의 질량비가 46%인 폴리스티렌-폴리부타디엔 이중 블록공중합체(PS-b-PB)를 0.2wt%로 톨루엔에 분산시켜 블록공중합체 분산용액을 준비하였다. 그런 다음, 준비된 블록공중합체 분산용액을 계면활성제(폴리에틸렌옥사이드-폴리프로필렌옥사이드-폴리에틸렌옥사이드, Pluronic F108)가 1wt% 분산된 물과 섞어 블록공중합체 액적을 형성하였다. 이 때, 액적 형성은 균질기(homogenizer)를 이용하였으며, 속도는 8500rpm, 교반시간은 1분이었다. A block copolymer dispersion solution was prepared by dispersing a polystyrene-polybutadiene double block copolymer (PS-b-PB) having a molecular weight of 300,000 and a polystyrene mass ratio of 46% in toluene at 0.2wt%. Then, the prepared block copolymer dispersion solution was mixed with water in which 1 wt% of a surfactant (polyethylene oxide-polypropylene oxide-polyethylene oxide, Pluronic F108) was dispersed to form a block copolymer droplet. At this time, droplet formation was performed using a homogenizer, the speed was 8500 rpm, and the stirring time was 1 minute.

이와 같이 생성된 액적들을 95℃의 온도 하에서 증발시켰고, 그 결과 폴리스티렌-폴리부타디엔이 자기조립되어 도 2에 도시한 바와 같이 구형의 나노구조를 갖는 미세입자가 형성되었다. 형성된 미세입자는 1∼10㎛ 크기를 갖고 분포되어 있으며, 미세입자의 내부 구조는 양파 형태로 두 종류의 고분자 즉, 폴리스티렌과 폴리부타디엔이 교대로 배치된 형태를 이루며 각 층은 동심원을 이루고 있음을 알 수 있다. The droplets thus produced were evaporated at a temperature of 95 ° C., and as a result, polystyrene-polybutadiene was self-assembled to form fine particles having spherical nanostructures as shown in FIG. 2. The formed microparticles are distributed with a size of 1 ~ 10㎛, the internal structure of the microparticles are in the form of onion and two kinds of polymers, that is, polystyrene and polybutadiene are alternately arranged, each layer is concentric circles Able to know.

<실시예 2><Example 2>

계면활성제를 제외한 제반 실험조건을 실시예 1과 동일하게 설정하여 실험을 진행하였으며, 계면활성제로는 폴리스티렌-폴리에틸렌옥사이드 (Polystyrene-b-Polyethyleneoxide, PS-b-PEO)와 폴리부타디엔-폴리에틸렌옥사이드 (Polybutadiene-b- Polyethyleneoxide, PB-b-PEO)를 사용하였다. The experiment was conducted in the same manner as in Example 1 except for the surfactant, and polystyrene-b-polyethylene oxide (PS-b-PEO) and polybutadiene-polyethylene oxide (Polybutadiene) were used as the surfactant. -b- Polyethyleneoxide, PB-b-PEO) was used.

상기 계면활성제의 일 구성요소인 PS-b-PEO에서, 폴리스티렌의 중량평균분자량(MW)은 3600이고, 폴리에틸렌옥사이드의 중량평균분자량은 16600이며, 중량평균분자량에 대한 수평균분자량의 비는 1.06이었다. 또한, 상기 계면활성제의 다른 구성요소인 PB-b-PEO에서 폴리부타디엔의 중량평균분자량은 500이고, 폴리에틸렌옥사이드의 중량평균분자량은 20000이며, 중량평균분자량에 대한 수평균분자량의 비는 1.01이었다. In PS-b-PEO, one component of the surfactant, the weight average molecular weight (MW) of polystyrene was 3600, the weight average molecular weight of polyethylene oxide was 16600, and the ratio of the number average molecular weight to the weight average molecular weight was 1.06. . In addition, the weight average molecular weight of polybutadiene in PB-b-PEO, which is another component of the surfactant, was 500, the weight average molecular weight of polyethylene oxide was 20000, and the ratio of the number average molecular weight to the weight average molecular weight was 1.01.

실시예 2를 통해 제조된 미세입자에 있어서, PB-b-PEO와 PS-b-PEO의 중량비에 따라 미세입자의 나노구조가 변화하였는데, 구체적으로 PS-b-PEO의 중량비가 0wt%인 경우 도 3의 (a)에 도시한 바와 같이 양파 형태를 띠고 최외곽이 폴리부타디엔인 구조가 얻어졌으며, PS-b-PEO의 중량비가 36wt%인 경우에는 도 3의 (b)에 도시한 바와 같은 구조가 생성되었다. 또한, PS-b-PEO의 중량비가 46wt%인 경우 도 3의 (c)에 도시한 바와 같이 평편 구조가 타원형의 입자 형태에 구현된 미세입자를 얻을 수 있었으며 이는 도 3의 (f)에 도시된 주사전자현미경 사진으로도 확인할 수 있다. 한편, PS-b-PEO의 중량비가 77wt%인 경우 도 3의 (b)의 반대 구조가 얻어지며, PS-b-PEO의 중량비가 100wt%인 경우에는 다시 양파 구조를 얻을 수 있으며 이 경우, 최외곽에 폴리스티렌이 자리잡게 된다. In the microparticles prepared in Example 2, the nanostructure of the microparticles was changed according to the weight ratio of PB-b-PEO and PS-b-PEO. Specifically, the weight ratio of PS-b-PEO is 0wt%. As shown in (a) of FIG. 3, the structure having an onion form and the outermost polybutadiene was obtained, and when the weight ratio of PS-b-PEO was 36wt%, as shown in FIG. The structure was created. In addition, when the weight ratio of PS-b-PEO is 46wt%, as shown in (c) of FIG. 3, it was possible to obtain fine particles embodied in the form of elliptical particles having a flat structure, which is illustrated in FIG. 3 (f). It can also be confirmed by scanning electron micrograph. On the other hand, when the weight ratio of PS-b-PEO is 77wt%, the reverse structure of FIG. 3 (b) is obtained, and when the weight ratio of PS-b-PEO is 100wt%, an onion structure can be obtained again, in this case, The outermost polystyrene is located.

<실시예 3><Example 3>

제반 공정조건이 실시예 2와 동일하나, 블록공중합체 분산용액 제조시 폴리스티렌-폴리부타디엔 이중 블록공중합체(PS-b-PB)에 중량평균분자량 10000인 폴리스티렌을 41wt%의 중량비로 섞었으며, 이를 기반으로 미세입자를 제조하였다. General process conditions are the same as those of Example 2, but the polystyrene-polybutadiene double block copolymer (PS-b-PB) was mixed with polystyrene having a weight average molecular weight of 10000 in a weight ratio of 41 wt% in preparing a block copolymer dispersion solution. Microparticles were prepared on the basis.

계면활성제를 구성하는 PS-b-PEO가 0%이고 PB-b-PEO가 100%인 경우 도 4의 (a)에 도시한 바와 같은 구조의 미세입자를 얻을 수 있으며 최외곽에 폴리부타디엔이 위치하였다. 또한, PS-b-PEO가 46%이고 PB-b-PEO가 54%인 경우 도 4의 (b)에 도시한 바와 같이 디스크(disk) 형태의 입자 내부에 직선형태의 실린더(cylinder)가 배열되어 있는 입자를 얻을 수 있다. 도 4의 (a) 및 (b)의 단면 구조는 각각 도 4 의 (d)와 (e)에 도시한 바와 같다. 한편, PS-b-PEO가 100%이고 PB-b-PEO가 0%인 경우 도 4의 (c)에 도시한 바와 같은 구조를 가지며 최외곽에 폴리스티렌이 위치한다.When PS-b-PEO constituting the surfactant is 0% and PB-b-PEO is 100%, fine particles having a structure as shown in FIG. 4A can be obtained, and the polybutadiene is located at the outermost part. It was. In addition, when the PS-b-PEO is 46% and the PB-b-PEO is 54%, a linear cylinder is arranged inside the disk-shaped particle as shown in FIG. Particles can be obtained. The cross-sectional structures of FIGS. 4A and 4B are as shown in FIGS. 4D and 4E, respectively. On the other hand, when PS-b-PEO is 100% and PB-b-PEO is 0%, it has a structure as shown in (c) of FIG. 4 and polystyrene is located at the outermost part.

<실시예 4><Example 4>

실시예 3에서 PS-b-PEO가 46%이고 PB-b-PEO가 54%인 계면활성제를 사용하여 제조된 디스크 형태의 미세입자에 대하여, 185nm 파장의 자외선 램프를 조사하여 폴리부타디엔을 선택적으로 제거하여 나노기공성 미세입자를 제조하였다. 도 5의 (a)는 실시예 4를 통해 제조된 나노기공성 미세입자의 주사전자현미경 사진을 나타낸 것이며, 도 5의 (b)는 해당 나노기공성 미세입자의 투과전자현미경 사진을 나타낸 것이다. In the third embodiment, the polybutadiene was selectively irradiated with an ultraviolet lamp having a wavelength of 185 nm on the disk-shaped microparticles prepared using a surfactant having 46% PS-b-PEO and 54% PB-b-PEO. To remove the nanoporous microparticles were prepared. FIG. 5 (a) shows a scanning electron micrograph of the nanoporous microparticles prepared in Example 4, and FIG. 5 (b) shows a transmission electron micrograph of the nanoporous microparticles.

<실시예 5>Example 5

제반 공정조건이 실시예 2와 동일하나, 블록공중합체 분산용액 제조시 폴리스티렌-폴리부타디엔 이중 블록공중합체(PS-b-PB)에 중량평균분자량 10000인 폴리스티렌을 68wt%의 중량비로 섞었으며, 이를 기반으로 미세입자를 제조하였다. General process conditions are the same as those of Example 2, but the polystyrene-polybutadiene double block copolymer (PS-b-PB) was mixed with polystyrene having a weight average molecular weight of 10000 in a weight ratio of 68 wt%. Microparticles were prepared on the basis.

계면활성제를 구성하는 PS-b-PEO가 0%이고 PB-b-PEO가 100%인 경우 도 6의 (a) 및 (d)에 도시한 바와 같은 구조의 미세입자를 얻을 수 있으며 최외곽에 폴리부타디엔이 위치하였다. 또한, PS-b-PEO가 46%이고 PB-b-PEO가 54%인 경우 도 6의 (b) 및 (e)에 도시한 바와 같이 구형의 입자 외곽에 반구 형태의 폴리부타디엔 상 이 있는 미세입자를 얻을 수 있었다. 도 6의 (b) 및 (e)의 단면 구조는 각각 도 6의 (g)와 (h)에 도시한 바와 같다. PS-b-PEO가 100%이고 PB-b-PEO가 0%인 경우 도 도 6의 (c) 및 (f)에 도시한 바와 같은 구조를 가지며 최외곽에 폴리스티렌이 위치한다. When PS-b-PEO constituting the surfactant is 0% and PB-b-PEO is 100%, fine particles having a structure as shown in FIGS. 6A and 6D can be obtained. Polybutadiene was located. In addition, when the PS-b-PEO is 46% and the PB-b-PEO is 54%, as shown in (b) and (e) of FIG. 6, fine particles having a hemispherical polybutadiene phase outside the spherical particles are shown. Particles could be obtained. The cross-sectional structures of FIGS. 6B and 6E are as shown in FIGS. 6G and 6H, respectively. When PS-b-PEO is 100% and PB-b-PEO is 0%, it has a structure as shown in FIGS. 6C and 6F and polystyrene is located at the outermost part.

한편, 실시예 4에서와 같이 자외선 조사를 통해 폴리부타디엔을 제거할 수 있으며 이를 통해 도 6의 (i)에 도시한 바와 같은 나노기공성 미세입자를 제조할 수 있었다. On the other hand, polybutadiene can be removed through ultraviolet irradiation as in Example 4, through which nanoporous microparticles as shown in FIG.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액적을 이용한 나노구조화된 미세입자 제조방법을 설명하기 위한 순서도. 1 is a flow chart illustrating a method for producing nanostructured microparticles using droplets according to an embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 실시예 1에 따라 제조된 미세입자의 투과전자현미경 사진. Figure 2 is a transmission electron micrograph of the microparticles prepared according to Example 1 of the present invention.

도 3은 본 발명의 실시예 2에 따라 제조된 미세입자의 투과전자현미경 사진. Figure 3 is a transmission electron micrograph of the fine particles prepared according to Example 2 of the present invention.

도 4는 본 발명의 실시예 3에 따라 제조된 미세입자의 투과전자현미경 사진. Figure 4 is a transmission electron micrograph of the fine particles prepared according to Example 3 of the present invention.

도 5는 본 발명의 실시예 4에 따라 제조된 미세입자의 주사전자현미경 사진. 5 is a scanning electron micrograph of the microparticles prepared according to Example 4 of the present invention.

도 6은 본 발명의 실시예 5에 따라 제조된 미세입자의 투과전자현미경 사진. Figure 6 is a transmission electron micrograph of the microparticles prepared according to Example 5 of the present invention.

도 7은 본 발명에 따른 액적을 이용한 나노구조화된 미세입자 제조방법의 개념도. 7 is a conceptual diagram of a method for producing nanostructured microparticles using droplets according to the present invention.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 미세입자의 표면 패턴화 방법을 설명하기 위한 개념도. 8 is a conceptual view illustrating a surface patterning method of microparticles according to an embodiment of the present invention.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 미세입자 내부의 선택적인 금속 나노입자 배치 방법에 대한 개념도.9 is a conceptual diagram for a method for selectively placing metal nanoparticles inside microparticles according to an embodiment of the present invention.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 미세입자 내부의 선택적인 금속물질 형성 방법에 대한 개념도 .10 is a conceptual diagram of a method for forming a selective metal material inside the microparticles according to an embodiment of the present invention.

도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 미세입자의 편광특성에 대한 개념도.11 is a conceptual diagram for the polarization characteristics of the fine particles according to an embodiment of the present invention.

도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 미세입자의 표시소자 응용 대한 개념도.12 is a conceptual view of the application of the display device of the fine particles according to an embodiment of the present invention.

Claims (17)

블록공중합체를 준비하는 (a) 단계;(A) preparing a block copolymer; 블록공중합체 분산용액을 제조하는 (b) 단계;(B) preparing a block copolymer dispersion solution; 상기 블록공중합체 분산용액, 액적유도용액 및 계면활성제를 교반하여 블록공중합체 액적을 형성하는 (c) 단계; 및 (C) stirring the block copolymer dispersion solution, the droplet inducing solution and the surfactant to form a block copolymer droplet; And 상기 블록공중합체 액적의 용매를 증발시켜 미세입자를 형성하는 (d) 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 액적을 이용한 나노구조화된 미세입자 제조방법. (D) forming a fine particle by evaporating the solvent of the block copolymer droplets. 제 1 항에 있어서, 상기 (d) 단계 이후, The method of claim 1, wherein after step (d), 상기 미세입자의 표면에 화합물 또는 금속 나노입자를 부착하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액적을 이용한 나노구조화된 미세입자 제조방법. Method for producing nanostructured microparticles using droplets further comprising the step of attaching the compound or metal nanoparticles on the surface of the microparticles. 제 2 항에 있어서, 상기 계면활성제에 특정 반응기를 포함하는 계면활성제가 포함되며, 상기 화합물 또는 금속 나노입자의 표면에는 상기 계면활성제의 특정 반응기와 반응하는 반응기가 구비되는 것을 특징으로 하는 액적을 이용한 나노구조화된 미세입자 제조방법. The method of claim 2, wherein the surfactant includes a surfactant including a specific reactor, and the surface of the compound or metal nanoparticles is provided with a reactor for reacting with the specific reactor of the surfactant Nanostructured microparticles manufacturing method. 제 1 항에 있어서, 상기 블록공중합체 분산용액 내에 금속 나노입자가 포함되며, 상기 금속 나노입자의 표면에 상기 블록공중합체를 구성하는 복수의 성분 중 특정 성분과 동일한 성분이 도포된 것을 특징으로 하는 액적을 이용한 나노구조화된 미세입자 제조방법. The method of claim 1, wherein the metal nanoparticles are included in the block copolymer dispersion solution, the same component as the specific component of the plurality of components constituting the block copolymer on the surface of the metal nanoparticles, characterized in that the coating Nanostructured microparticles manufacturing method using droplets. 제 4 항에 있어서, 상기 금속 나노입자는 상기 미세입자의 특성 성분 내에 자기조립되며, 상기 특정 성분은 상기 금속 나노입자의 표면에 도포된 성분과 동일한 것을 특징으로 하는 액적을 이용한 나노구조화된 미세입자 제조방법. The nanostructured microparticles using droplets according to claim 4, wherein the metal nanoparticles are self-assembled in a specific component of the microparticle, and the specific component is the same as a component applied to the surface of the metal nanoparticle. Manufacturing method. 제 1 항에 있어서, 상기 (d) 단계 이후에, The method of claim 1, wherein after step (d), 상기 블록공중합체의 특정 성분과 반응하는 금속 전구체를 미세입자와 혼합하여 미세입자의 특성 성분 내에 금속이 자기조립되도록 하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액적을 이용한 나노구조화된 미세입자 제조방법. Mixing a metal precursor reacts with a specific component of the block copolymer with the microparticles to allow the metal to self-assemble in the specific component of the microparticles, characterized in that the nanostructured microparticles manufacturing method using droplets. 제 1 항에 있어서, 상기 블록공중합체는 유기물 블록공중합체, 유기-무기 공 중합체, 무기-무기 블록공중합체 중 어느 하나 또는 이들의 조합인 것을 특징으로 하는 액적을 이용한 나노구조화된 미세입자 제조방법. The method of claim 1, wherein the block copolymer is an organic block copolymer, an organic-inorganic copolymer, an inorganic-inorganic block copolymer, or a combination thereof. . 제 7 항에 있어서, 상기 블록공중합체를 구성하는 서로 다른 성분의 각각의 블록과 동일한 성분을 갖는 단중합체가 적어도 하나 이상 상기 블록공중합체에 추가되는 것을 특징으로 하는 액적을 이용한 나노구조화된 미세입자 제조방법. 8. The nanostructured microparticles using droplets of claim 7, wherein at least one homopolymer having the same component as each block of different components constituting the block copolymer is added to the block copolymer. Manufacturing method. 제 1 항에 있어서, 상기 블록공중합체 분산용액에서 블록공중합체의 농도는 0.01∼10wt%인 것을 특징으로 하는 액적을 이용한 나노구조화된 미세입자 제조방법. The method of claim 1, wherein the concentration of the block copolymer in the block copolymer dispersion solution is characterized in that the nanostructured microparticles manufacturing method using a droplet characterized in that 0.01 ~ 10wt%. 제 1 항에 있어서, 상기 블록공중합체 분산용액의 용매 및 상기 액적유도용액은 물 또는 오일로 구성되고, 상기 블록공중합체 분산용액의 용매가 물일 경우 상기 액적유도용액은 오일이며, 상기 블록공중합체 분산용액의 용매가 오일일 경우 상기 액적유도용액은 물인 것을 특징으로 하는 액적을 이용한 나노구조화된 미세입자 제조방법. According to claim 1, wherein the solvent and the droplet-inducing solution of the block copolymer dispersion solution is composed of water or oil, when the solvent of the block copolymer dispersion solution is water, the droplet induction solution is an oil, the block copolymer When the solvent of the dispersion solution is an oil, the droplet induction solution is nanostructured microparticles manufacturing method using a droplet, characterized in that the water. 제 10 항에 있어서, 상기 오일은 연속상 또는 분산상을 가지며 톨루엔, 실리콘 오일, 도데칸, 헥사데칸 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 액적을 이용한 나노구조화된 미세입자 제조방법. The method of claim 10, wherein the oil has a continuous phase or a dispersed phase and is any one of toluene, silicone oil, dodecane, and hexadecane. 제 1 항에 있어서, 상기 (d) 단계 이후에, The method of claim 1, wherein after step (d), 상기 미세입자를 구성하는 특정 성분을 제거하여 나노기공성 미세입자를 제조하는 단계를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 액적을 이용한 나노구조화된 미세입자 제조방법. Removing the specific components constituting the microparticles to produce nanoporous microparticles further comprises the step of producing nanostructured microparticles using the droplets characterized in that it comprises. 제 12 항에 있어서, 자외선 조사를 통해 상기 미세입자를 구성하는 특정 성분을 제거하는 것을 특징으로 하는 액적을 이용한 나노구조화된 미세입자 제조방법. 13. The method of claim 12, wherein the specific component constituting the microparticles is removed by UV irradiation. 제 1 항에 있어서, 상기 블록공중합체는 폴리스티렌-폴리부타디엔(polystyrene-b-polybutadiene, PS-b-PB) 이중 블록공중합체, 폴리스티렌-폴리-4-비닐피리딘(polystyrene-b-poly-4-vinylpyridine) 이중 블록공중합체, 폴리스티 렌-폴리메틸메타크릴레이트(polystyrene-b-polymethylmethacrylate) 이중 블록공중합체 중 어느 하나 또는 이들의 조합인 것을 특징으로 하는 액적을 이용한 나노구조화된 미세입자 제조방법. The method of claim 1, wherein the block copolymer is a polystyrene-b-polybutadiene (PS-b-PB) double block copolymer, polystyrene-poly-4-vinylpyridine (polystyrene-b-poly-4- vinylpyridine) Double block copolymer, polystyrene-b-polymethylmethacrylate (polystyrene-b-polymethylmethacrylate) A method for producing nanostructured microparticles using droplets, characterized in that any one or a combination thereof. 제 14 항에 있어서, 상기 블록공중합체는 상기 이중 블록공중합체를 구성하는 성분들로 이루어진 삼중 블록공중합체 또는 이들의 조합인 것을 특징으로 하는 액적을 이용한 나노구조화된 미세입자 제조방법. 15. The method of claim 14, wherein the block copolymer is a triple block copolymer composed of components constituting the double block copolymer or a combination thereof. 제 1 항에 있어서, 상기 계면활성제는 상기 블록공중합체를 구성하는 성분 중 적어도 하나 이상을 포함하는 양친성 블록공중합체 또는 두 가지 이상의 양친성 블록공중합체인 것을 특징으로 하는 액적을 이용한 나노구조화된 미세입자 제조방법. According to claim 1, wherein the surfactant is a nanostructured fine using droplets, characterized in that the amphiphilic block copolymer comprising at least one or more of the components constituting the block copolymer or two or more amphiphilic block copolymer Particle preparation method. 제 16 항에 있어서, 상기 양친성 블록공중합체는 폴리스티렌-폴리에틸렌옥사이드(polystyrene-b-polyethyeleneoxide), 폴리부타디엔-폴리에틸렌옥사이드(polybutadiene-b-polyethyeleneoxide) 블록공중합체, 폴리에틸렌옥사이드-폴리 프로필렌옥사이드-폴리에틸렌옥사이드 삼중 블록공중합체 (polyethyleneoxide-polypropyleneoxide-polyethyleneoxide), 소르비탄 모노올레이트 (sorbitan monooleate), 장쇄 알킬, OH-그룹을 갖는 에스테르 유사 중합체성 계면활성제 (ester-like polymeric surfactant with long-chain alkyl and OH-groups) 중 어느 하나 또는 이들의 조합인 것을 특징으로 하는 액적을 이용한 나노구조화된 미세입자 제조방법. The method of claim 16, wherein the amphiphilic block copolymer is a polystyrene-b-polyethyeleneoxide, a polybutadiene-b-polyethyeleneoxide block copolymer, polyethylene oxide-polypropylene oxide-polyethylene oxide Ester-like polymeric surfactants with long-chain alkyl and OH- groups, polyethyleneoxide-polypropyleneoxide-polyethyleneoxide, sorbitan monooleate, long-chain alkyl, OH- A method for producing nanostructured microparticles using droplets, characterized in that any one or a combination thereof.
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