KR20110100117A - Fabricating method of magnetic axis controlled structure - Google Patents

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Abstract

액체 매질에 분산된 자성 나노입자들을 포함하는 조성물을 제공하는 단계; 상기 조성물에 자기장을 인가하여 상기 자성 나노입자들이 자기장을 따라 정렬되어 자성축을 형성하도록 하는 단계; 및 상기 액체 매질을 고체화하여 상기 자성축을 고정하는 단계를 포함하는 자성축이 조절된 구조물의 제조방법이 제공된다.Providing a composition comprising magnetic nanoparticles dispersed in a liquid medium; Applying a magnetic field to the composition such that the magnetic nanoparticles are aligned along a magnetic field to form a magnetic axis; And solidifying the liquid medium to fix the magnetic axis.

Description

자성축이 조절된 구조물의 제조방법{Fabricating method of magnetic axis controlled structure}Fabrication method of magnetic axis controlled structure

본 명세서에 개시된 기술은 일반적으로 자성축이 조절된 구조물의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 간단한 방법으로 다양한 배향의 자성축을 갖는 구조물을 제조하는 방법에 관한 것이다.The technology disclosed herein relates generally to a method of manufacturing a structure in which a magnetic axis is controlled, and more particularly, to a method of manufacturing a structure having magnetic axes of various orientations in a simple manner.

자성이란 물체가 자기장 속에서 자화되는 성질을 의미하며 그 성질에 따라 상자성, 반자성, 강자성, 초상자성 등으로 분류된다. 물질의 외부에서 자기장이 가해지게 되면 원자가 가지는 자기모멘트가 자기장의 영향을 받아 정렬하게 되며 자기모멘트의 정렬 특성에 따라 자성의 특성이 분류된다. 일반적으로 물질의 자성 특성은 물질 고유의 특성으로 자성특성을 조절하기 위하여 두 가지 이상의 특수한 자성 물질을 합금의 형태로 제조하는 방식이 대표적이다.Magnetism refers to a property in which an object is magnetized in a magnetic field, and is classified into paramagnetic, diamagnetic, ferromagnetic, and superparamagnetic according to its properties. When a magnetic field is applied outside the material, the magnetic moments of atoms are aligned under the influence of the magnetic field, and the magnetic properties are classified according to the alignment characteristics of the magnetic moments. In general, the magnetic properties of the material is inherent in the material, and the method of manufacturing two or more special magnetic materials in the form of alloys to control the magnetic properties is typical.

최근 현택환 교수의 논문 "Chemical synthesis of magnetic nanoparticles, CHEM. COMMUN., 2003, 927-934"에 따르면 다양한 자성 나노입자의 제법에 대해 개시하고 있다. 여기에서 콜로이드 상태의 산화철 나노입자, 철-백금 화합물 나노입자, 철-코발트 화합물 나노입자 등 다양한 자성 나노입자의 제법에 대해 소개하였다.According to Professor Hyun Taek-Hwan's thesis, "Chemical synthesis of magnetic nanoparticles, CHEM. COMMUN., 2003, 927-934", a variety of magnetic nanoparticles are prepared. Here, the preparation of various magnetic nanoparticles such as iron oxide nanoparticles in colloidal state, iron-platinum compound nanoparticles, and iron-cobalt compound nanoparticles was introduced.

자성 나노입자를 이용하여 자성 특성을 조절하는 방법들은 정보 저장용 장치 및 센서 분야 등에서 넓은 활용가능성이 있는 기술로 주목받고 있다.Methods of controlling magnetic properties using magnetic nanoparticles are attracting attention as technologies having wide applicability in information storage devices and sensors.

일 실시예에 따르면, 액체 매질에 분산된 자성 나노입자들을 포함하는 조성물을 제공하는 단계; 상기 조성물에 자기장을 인가하여 상기 자성 나노입자들이 자기장을 따라 정렬되어 자성축을 형성하도록 하는 단계; 및 상기 액체 매질을 고체화하여 상기 자성축을 고정하는 단계를 포함하는 자성축이 조절된 구조물의 제조방법이 제공된다.According to one embodiment, there is provided a composition comprising magnetic nanoparticles dispersed in a liquid medium; Applying a magnetic field to the composition such that the magnetic nanoparticles are aligned along a magnetic field to form a magnetic axis; And solidifying the liquid medium to fix the magnetic axis.

다른 실시예에 따르면, 자성축이 조절된 다중 패턴의 형성방법이 제공된다. 상기 형성방법은 기판을 제공하는 단계; 상기 기판 위에 경화성 물질에 분산된 자성 나노입자들을 포함하는 조성물 층을 형성하는 단계; 상기 조성물 층의 일 부분에 자기장을 인가함으로써 상기 자기장의 방향에 평행하게 상기 자성 나노입자들을 정렬시켜 자성축을 형성하는 단계; 상기 조성물 층을 광경화시킴으로써 상기 자성축을 고정하는 단계; 및 상기 조성물 층의 여러 부분에 대해 상기 자기장의 세기 또는 방향 중 적어도 하나를 변화시키면서 상기 자성축의 형성 및 상기 자성축의 고정을 반복하여 다중 패턴을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.According to another embodiment, a method of forming a multi-pattern with a magnetic axis controlled is provided. The forming method includes providing a substrate; Forming a composition layer on the substrate, the composition layer comprising magnetic nanoparticles dispersed in a curable material; Applying a magnetic field to a portion of the composition layer to align the magnetic nanoparticles parallel to the direction of the magnetic field to form a magnetic axis; Fixing the magnetic axis by photocuring the composition layer; And repeatedly forming the magnetic axis and fixing the magnetic axis while changing at least one of the strength or direction of the magnetic field with respect to various portions of the composition layer.

또 다른 실시예에 따르면, 자성축이 조절된 다중 패턴이 제공된다. 상기 다중 패턴은 고체 매질 및 상기 고체 매질 내에 상기 자성축들이 고정된 복수 개의 영역들을 포함할 수 있다. 상기 자성축은 일정 간격을 두고 일축 방향으로 정렬된 자성 나노입자들의 정렬구조를 가질 수 있다. 또한 상기 복수 개의 영역들의 각 영역은 특정 배향을 갖는 자성축들을 포함할 수 있고, 서로 다른 영역들 간의 자성축들은 서로 동일하거나 다른 배향을 가질 수 있다.According to yet another embodiment, multiple patterns with magnetic axes are provided. The multi-pattern may include a solid medium and a plurality of regions in which the magnetic axes are fixed in the solid medium. The magnetic axis may have an alignment structure of magnetic nanoparticles aligned in one axis direction at a predetermined interval. In addition, each region of the plurality of regions may include magnetic axes having a specific orientation, and magnetic axes between different regions may have the same or different orientations.

또 다른 실시예에 따르면, 자성축이 조절된 다중 패턴에 대해 자기장을 인가하는 단계; 및 상기 자기장의 인가와 동시에 자성 센서를 이용해 상기 자성축이 조절된 다중 패턴을 스캐닝하는 단계를 포함하는 자성축이 조절된 다중 패턴의 유도 자기력 측정방법이 제공된다. 상기 다중 패턴은 고체 매질 및 상기 고체 매질 내에 상기 자성축들이 고정된 복수 개의 영역들을 포함할 수 있다. 이때, 상기 자성축은 일정 간격을 두고 일축 방향으로 정렬된 자성 나노입자들의 정렬구조를 가질 수 있다. 상기 복수 개의 영역들의 각 영역은 특정 배향을 갖는 자성축들을 포함할 수 있고, 서로 다른 영역들 간의 자성축들은 서로 동일하거나 다른 배향을 가질 수 있다.According to yet another embodiment, the method may further include: applying a magnetic field to a multi-pattern whose magnetic axis is controlled; And scanning a multi-pattern in which the magnetic axis is adjusted using a magnetic sensor simultaneously with the application of the magnetic field. The multi-pattern may include a solid medium and a plurality of regions in which the magnetic axes are fixed in the solid medium. In this case, the magnetic axis may have an alignment structure of magnetic nanoparticles aligned in one axis direction at a predetermined interval. Each region of the plurality of regions may include magnetic axes having a specific orientation, and magnetic axes between different regions may have the same or different orientations.

도 1은 자성축이 조절된 구조물 제조용 조성물의 일 실시예를 나타낸 도면이다.
도 2는 자성축이 조절된 구조물의 제조방법의 일 실시예를 나타낸 공정흐름도이다.
도 3은 자성축이 조절된 구조물 제조용 조성물의 자성축 조절 원리를 나타낸 도면이다.
도 4는 조성물의 경화에 의해 자성축이 고정되는 과정을 나타낸 도면이다.
도 5 내지 도 9는 자성축이 고정된 구조물을 제작하는 방법의 일 실시예를 구체적으로 구현한 도면이다.
도 10은 자성축이 조절된 다중 패턴에 대한 자기 유도 반응을 나타낸 도면이다.1 is a view showing an embodiment of a composition for preparing a structure having a magnetic axis is controlled.
Figure 2 is a process flow diagram showing an embodiment of a method of manufacturing a structure in which the magnetic axis is adjusted.
Figure 3 is a view showing the principle of controlling the magnetic axis of the composition for producing a structure controlled magnetic axis.
4 is a view showing a process in which the magnetic axis is fixed by the curing of the composition.
5 to 9 is a view specifically embodied an embodiment of a method of manufacturing a structure having a fixed magnetic axis.
FIG. 10 is a diagram illustrating a magnetic induction response to a multiple pattern in which magnetic axes are controlled.

이하, 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 기술의 실시예들에 대해 상세히 설명하고자 한다. 다음에 소개되는 실시예들은 당업자에게 개시된 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되어지는 것이다. 따라서 개시된 기술은 이하 설명된 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다. 전체적으로 도면 설명시 관찰자 시점에서 설명하였고, 일 구성요소가 다른 구성요소 “위에”있다고 할 때, 이는 다른 구성요소 “바로 위에”있는 경우 뿐 아니라, 그 중간에 또 다른 구성요소가 있는 경우도 포함한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present disclosure will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The following embodiments are provided as examples to ensure that the spirit disclosed by the skilled person is fully conveyed. Thus, the disclosed technology is not limited to the embodiments described below and may be embodied in other forms. In the drawings, the width, length, thickness, etc. of the components may be exaggerated for convenience. Like numbers refer to like elements throughout. It was described at the point of view of the viewer as a whole, and when one component is "on top" of another component, this includes not only the case where another component is "on top of", but also when there is another component in between. .

도 1은 자성축이 조절된 구조물을 제조하기 위한 조성물의 일 실시예를 나타낸 도면이다. 도 1을 참조하면, 자성축이 조절된 구조물 제조용 조성물(100)은 경화성 물질(110) 및 경화성 물질(110) 내에 분산되어 있는 자성 나노입자들(120)을 포함할 수 있다.1 is a view showing an embodiment of a composition for producing a structure with a magnetic axis is controlled. Referring to FIG. 1, the composition 100 for manufacturing a structure having a controlled magnetic axis may include a curable material 110 and magnetic nanoparticles 120 dispersed in the curable material 110.

자성 나노입자(120)는 자성 나노결정들의 클러스터(122)를 포함할 수 있다. 자성 나노입자(120)의 크기는 수십 내지 수백 nm의 크기를 가질 수 있으며, 상기 자성 나노결정은 수 내지 수십 nm의 크기를 가질 수 있다. 상기 자성 나노결정의 예로 자성 물질(magnetic material) 또는 자성 합금(magnetic alloy)이 포함될 수 있다. 상기 자성 물질 또는 상기 자성 합금은 Co, Fe3O4, CoFe2O4, MnO, MnFe2O4, CoCu, CoPt, FePt, CoSm, NiFe, 및 NiFeCo로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상일 수 있다.The magnetic nanoparticles 120 may include clusters of magnetic nanocrystals 122. The magnetic nanoparticles 120 may have a size of several tens to several hundred nm, and the magnetic nanocrystals may have a size of several tens of nm. Examples of the magnetic nanocrystals may include a magnetic material or a magnetic alloy. The magnetic material or the magnetic alloy may be at least one selected from the group consisting of Co, Fe 3 O 4 , CoFe 2 O 4 , MnO, MnFe 2 O 4 , CoCu, CoPt, FePt, CoSm, NiFe, and NiFeCo.

자성 나노입자(120)는 초상자성 물질(superparamagnetic material)을 포함할 수 있다. 초상자성 물질은 자기장이 제거되어도 자성이 유지되는 강자성 물질(ferromagnetic material)과 달리 외부 자기장이 존재할 때에만 자성을 갖게 된다. 대체로 강자성 물질의 입자 크기가 수 내지 수백 nm가 되면 초상자성 물질로 상전이될 수 있다. 예를 들면 산화철의 경우 10nm 정도의 크기에서 초상자성을 가질 수 있다.The magnetic nanoparticles 120 may include a superparamagnetic material. The superparamagnetic material is magnetic only when an external magnetic field is present, unlike a ferromagnetic material in which the magnetic field remains magnetic even when the magnetic field is removed. In general, when the particle size of the ferromagnetic material is several to several hundred nm, it can be phase-transformed into a superparamagnetic material. For example, iron oxide may have superparamagnetism at a size of about 10 nm.

또한 자성 나노입자(120)는 도시한 바와 같이, 자성 나노결정들의 클러스터(122)로 된 코어를 둘러싼 쉘 층(124)을 구비할 수 있다. 쉘 층(124)은 자성 나노입자들(120)이 경화성 물질(110) 내에서 잘 분산되도록 한다. 또한 후술하겠지만, 쉘 층(124)은 자성 나노입자들(120) 사이의 강력한 자성 인력을 상쇄하도록 각각의 자성 나노입자(120) 표면에 용매화 반발을 촉진할 수 있다. 쉘 층(124)은 예를 들어, 실리카, 티타니아, 또는 폴리스티렌, 폴리메틸메타크릴레이트와 같은 고분자를 포함할 수 있다. 예를 들어, 쉘 층(124)으로서 실리카를 사용하여 표면개질할 경우, 공지된 졸-겔 공정을 사용할 수 있다.Magnetic nanoparticles 120 may also have a shell layer 124 surrounding a core of clusters of magnetic nanocrystals 122, as shown. The shell layer 124 allows the magnetic nanoparticles 120 to disperse well within the curable material 110. As will also be described later, the shell layer 124 may promote solvation repulsion on the surface of each magnetic nanoparticle 120 to offset the strong magnetic attraction between the magnetic nanoparticles 120. Shell layer 124 may comprise a polymer, such as, for example, silica, titania, or polystyrene, polymethylmethacrylate. For example, when surface modification using silica as shell layer 124, known sol-gel processes may be used.

자성축이 조절된 구조물 제조용 조성물(100)은 또한 수소결합 용매를 더 포함할 수 있다. 상기 수소결합 용매로서 에탄올, 이소프로필알코올, 에틸렌 글리콜 등의 다양한 알칸올 용매가 사용될 수 있다. 이때 자성 나노입자(120)를 둘러싼 용매화 층(126)이 형성될 수 있다. 예를 들어, 실리카를 갖는 쉘 층(124) 표면의 실란올(Si-OH) 작용기의 영향으로 용매화 층(solvation layer, 126)이 형성됨으로써 자성 나노입자들(120) 간에 척력을 유도할 수 있다. 일 실시예에 의하면, 자성 나노입자(120)에 쉘 층(124) 및/또는 용매화 층(126)이 존재하지 않을 수도 있다. 이 경우, 자성 나노입자(120) 표면의 정전기적 힘이 척력으로 작용할 수 있다.The composition 100 for manufacturing a structure having a controlled magnetic axis may further include a hydrogen bonding solvent. As the hydrogen bonding solvent, various alkanol solvents such as ethanol, isopropyl alcohol, and ethylene glycol may be used. In this case, the solvation layer 126 surrounding the magnetic nanoparticles 120 may be formed. For example, a solvation layer 126 is formed under the influence of silanol (Si-OH) functional groups on the surface of the shell layer 124 with silica, thereby inducing repulsion between the magnetic nanoparticles 120. have. According to one embodiment, the shell layer 124 and / or the solvation layer 126 may not be present in the magnetic nanoparticle 120. In this case, an electrostatic force on the surface of the magnetic nanoparticle 120 may act as a repulsive force.

자성 나노입자(120)를 경화성 물질(110)에 혼합하여 기계적인 교반 또는 초음파 처리를 함으로써 자성축이 조절된 구조물 제조용 조성물(100)을 제조할 수 있다. 자성 나노입자(120)는 경화성 물질(110) 내에, 예를 들어 0.01 내지 20 부피%가 포함될 수 있다. 자성 나노입자(120)가 0.01 부피% 미만이면 자기 유도 반응이 떨어질 수 있으며 20 부피%를 초과하면 자기 유도 반응이 더 이상 증가하지 않을 수 있다.The magnetic nanoparticles 120 may be mixed with the curable material 110 to be mechanically stirred or sonicated to prepare a composition 100 for manufacturing a structure having a controlled magnetic axis. The magnetic nanoparticles 120 may be included in the curable material 110, for example, 0.01 to 20% by volume. If the magnetic nanoparticles 120 is less than 0.01% by volume, the magnetic induction reaction may drop, and when the magnetic nanoparticles 120 exceed 20% by volume, the magnetic induction reaction may no longer increase.

경화성 물질(110)은 광결정을 이루는 자성 나노입자들(120)을 안정적으로 분산시키는 분산매의 역할을 한다. 또한 가교결합에 의해 자성 나노입자들(120) 간의 간격을 고정함으로써, 자기장이 제거된 이후에도 일정한 구조색을 지속적으로 발현하도록 할 수 있다.The curable material 110 serves as a dispersion medium to stably disperse the magnetic nanoparticles 120 forming the photonic crystal. In addition, by fixing the gap between the magnetic nanoparticles 120 by cross-linking, it is possible to continuously express a certain structural color even after the magnetic field is removed.

경화성 물질(110)은 경화반응을 위해 가교결합가능 부위를 함유하는 액상의 단량체 또는 올리고머를 포함할 수 있다. 경화성 물질(110)은 하이드로젤을 형성할 수 있는 액상의 친수성 고분자를 포함할 수 있다. 친수성 고분자는 친수성 그룹을 가지고 있어서 자성 나노입자(120)의 분산에 적합한 고분자로서, 적절한 에너지원에 의해 가교되어 3차원 망상구조를 갖는 하이드로젤을 형성하게 되면 자성 나노입자들(120)을 고정시킬 수 있다.The curable material 110 may include a liquid monomer or oligomer containing a crosslinkable moiety for the curing reaction. The curable material 110 may include a liquid hydrophilic polymer capable of forming a hydrogel. Hydrophilic polymer is a polymer suitable for the dispersion of the magnetic nanoparticles 120 having a hydrophilic group, when the cross-linked by an appropriate energy source to form a hydrogel having a three-dimensional network structure to fix the magnetic nanoparticles 120 Can be.

하이드로젤을 형성할 수 있는 경화성 물질(110)의 예는 실리콘함유 고분자, 에톡시화 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트, 2-하이드록시에틸 메타크릴레이트, 메틸메타크릴레이트, 아크릴아마이드, 알릴아민, 폴리에틸렌옥사이드, 폴리에틸렌글리콜 디아크릴레이트, 폴리프로필렌글리콜 디아크릴레이트, 폴리비닐피롤리돈, 폴리비닐알코올, 폴리아크릴레이트 및 이들의 조합일 수 있다. 예를 들어, 경화성 물질(110)인 폴리에틸렌 글리콜 디아크릴레이트(PEGDA)는 폴리에틸렌글리콜(PEG) 양 말단에 아크릴레이트 작용기가 있어서 자유라디칼 중합이 일어날 경우 3차원 구조의 하이드로젤로 가교될 수 있다. 기타, 경화성 물질(110)은 액체에서 고체로 변할 수 있는 어떠한 형태의 매질도 포함할 수 있다.Examples of the curable material 110 capable of forming a hydrogel include silicone-containing polymers, ethoxylated trimethylolpropane triacrylate, 2-hydroxyethyl methacrylate, methylmethacrylate, acrylamide, allylamine, polyethylene oxide , Polyethylene glycol diacrylate, polypropylene glycol diacrylate, polyvinylpyrrolidone, polyvinyl alcohol, polyacrylate, and combinations thereof. For example, polyethylene glycol diacrylate (PEGDA), which is a curable material 110, has acrylate functional groups at both ends of polyethylene glycol (PEG), and thus may be crosslinked with a hydrogel having a three-dimensional structure when free radical polymerization occurs. In addition, the curable material 110 may include any type of medium that can vary from liquid to solid.

경화성 물질(110)은 개시제를 더 포함할 수 있으며 외부의 에너지원에 의해 자유라디칼 중합을 유발할 수 있다. 개시제는 아조계 화합물 또는 과산화물이 될 수 있다. 경화성 물질(110)은 적당한 가교제를 더 포함할 수 있으며, 예를 들면, N,N'-메틸렌비스아크릴아마이드, 메틸렌비스메타크릴아마이드 및 에틸렌글리콜디메타크릴레이트 등을 들 수 있다. 상기 경화반응에 적절한 에너지원은 열, 자외선, 가시광선, 적외선 및 전자빔을 제한 없이 포함할 수 있다. 자성 나노입자(120)는 자기장의 인가시 경화성 물질(110) 내에서 정렬되어 구조색을 발현할 수 있다.The curable material 110 may further include an initiator and may cause free radical polymerization by an external energy source. The initiator may be an azo compound or a peroxide. The curable material 110 may further include a suitable crosslinking agent, and examples thereof include N, N'-methylenebisacrylamide, methylenebismethacrylamide, ethylene glycol dimethacrylate, and the like. Suitable energy sources for the curing reaction may include, without limitation, heat, ultraviolet light, visible light, infrared rays and electron beams. The magnetic nanoparticles 120 may be aligned in the curable material 110 to express a structural color upon application of a magnetic field.

도 2는 자성축이 조절된 구조물의 제조방법의 일 실시예를 나타낸 공정흐름도이다. 도 2를 참조하면, 단계 210에서, 액체 매질에 분산된 자성 나노입자들을 포함하는 조성물을 제공한다. 단계 220에서, 상기 조성물에 자기장을 인가하여 상기 자성 나노입자들이 자기장을 따라 정렬되어 자성축을 형성하도록 한다. 단계 230에서, 상기 액체 매질을 고체화하여 상기 자성축을 고정함으로써 자성축이 조절된 구조물을 제조할 수 있다.Figure 2 is a process flow diagram showing an embodiment of a method of manufacturing a structure in which the magnetic axis is adjusted. Referring to FIG. 2, in step 210, a composition comprising magnetic nanoparticles dispersed in a liquid medium is provided. In step 220, a magnetic field is applied to the composition such that the magnetic nanoparticles are aligned along the magnetic field to form a magnetic axis. In step 230, the structure of the magnetic axis is controlled by solidifying the liquid medium to fix the magnetic axis.

도 3은 자성축이 조절된 구조물 제조용 조성물의 자성축 조절 원리를 나타낸 도면이다. 도 3을 참조하면, 자기장이 인가되지 않을 때에는 경화성 물질(110) 중에 불규칙하게 분산되어 있는 자성 나노입자(120)가 주위의 자석(magnet)에 의해 자기장(magnetic field)이 인가될 경우, 자기장의 방향과 나란히 정렬되어 자성축을 구현할 수 있다. 자성축을 이루는 자성 나노입자들(120) 사이의 거리 d는 자기장의 세기에 의존할 수 있다. 예를 들어, 자기장의 세기가 강할수록 d가 작아질 수 있다. 자기장의 방향에 나란히 정렬된 자성 나노입자(120)는 자기장을 제거하면 다시 정렬되지 않은 상태로 돌아갈 수 있다. 자성축이란 단위부피에서 가장 강한 유도자기를 보일 수 있는 공간상 축을 의미한다. 하나의 자성 나노입자는 자기장에 노출 될 경우 투자율(permeability)에 따른 유도자기를 형성한다. 각각의 자성 나노입자는 유도자기 모멘트의 상호작용 결과 계의 에너지가 최소가 되는 방향으로 정렬이 되려고 한다. 이 방향이 바로 자기장의 방향과 나란한 방향이 되며, 자성축이 된다.Figure 3 is a view showing the principle of controlling the magnetic axis of the composition for producing a structure controlled magnetic axis. Referring to FIG. 3, when a magnetic field is not applied to a magnetic nanoparticle 120 that is irregularly dispersed in the curable material 110 when a magnetic field is not applied, a magnetic field is applied by a magnet around the magnetic field. It can be aligned with the direction to realize the magnetic axis. The distance d between the magnetic nanoparticles 120 forming the magnetic axis may depend on the strength of the magnetic field. For example, d may be smaller as the intensity of the magnetic field is stronger. Magnetic nanoparticles 120 aligned side by side in the direction of the magnetic field may return to an unaligned state when the magnetic field is removed. Magnetic axis means the spatial axis that can show the strongest induced magnetic in the unit volume. When one magnetic nanoparticle is exposed to a magnetic field, it forms an induction magnet according to permeability. Each magnetic nanoparticle tries to align in the direction that the energy of the system is minimized as a result of the interaction of the induced magnetic moments. This direction becomes a direction parallel to the direction of the magnetic field, and becomes a magnetic axis.

물질 고유의 특성이었던 종래의 자성물질과는 달리 상기 자성축 조절 방법은 미세 입자를 외부 자기장에 정렬시킴으로써 자성축을 임의로 조절하여 물질의 자성을 조절 할 수 있다. 또한 자성 나노입자의 경우 외부 자기장에 대해 반응이 빠르고, 가역적인 자기감응을 나타낼 수 있다.Unlike the conventional magnetic material, which was inherent in the material, the magnetic axis control method may control the magnetic property of the material by arbitrarily adjusting the magnetic axis by aligning the fine particles with an external magnetic field. In addition, the magnetic nanoparticles may react quickly to an external magnetic field and exhibit reversible magnetic response.

콜로이드 상태로 존재하는 자성 나노입자들(120)은 외부에서 자기장을 인가하면 경화성 물질(110) 내에 존재하는 자성 나노입자들(120) 간에 자성에 의한 인력이 작용함과 동시에 정전기적 힘 및 용매화 힘에 기인한 척력이 작용할 수 있다. 상기 인력과 상기 척력의 균형으로 자성 나노입자들(120)이 일정 간격으로 정렬하면서 사슬 구조를 이루어 자성축을 형성하게 된다. 따라서 자기장의 세기에 따라 정렬된 자성 나노입자들(120) 간의 거리 d가 결정될 수 있다. 자기장의 세기가 강할수록 자기장 방향에 따라 정렬된 자성 나노입자들(120) 간의 거리 d가 줄어들 수 있다. 사용하는 자기장의 세기는 100 내지 1000 가우스일 수 있다. 거리 d는 자기장의 세기에 따라 수 nm 내지 수백 nm 이 될 수 있다.When the magnetic nanoparticles 120 in the colloidal state are applied with a magnetic field from the outside, the magnetic force between the magnetic nanoparticles 120 present in the curable material 110 acts as a result of electrostatic force and solvation. Repulsive forces due to force can work. In the balance between the attraction force and the repulsive force, the magnetic nanoparticles 120 are aligned at regular intervals to form a chain structure to form a magnetic axis. Therefore, the distance d between the aligned magnetic nanoparticles 120 may be determined according to the strength of the magnetic field. As the intensity of the magnetic field increases, the distance d between the magnetic nanoparticles 120 aligned according to the magnetic field direction may decrease. The strength of the magnetic field used may be 100 to 1000 gauss. The distance d may be several nm to several hundred nm depending on the strength of the magnetic field.

도 4는 조성물의 경화에 의해 자성축이 고정되는 과정을 나타낸 도면이다. 도시한 바와 같이, 경화성 물질(110) 및 자성 나노입자(120)를 포함하는 자성축 조절된 구조물 제조용 조성물(100)을 자기장에 노출시키고 자외선을 조사하면 경화 과정이 진행되어 고체 매질(110')이 형성된다. 결국 고체 매질(110') 내에 자성 나노입자(120)의 사슬구조가 고정될 수 있다. 따라서 자성축이 조절된 구조물 제조용 조성물(100)을 일정 기판에 적용함으로써 기판 위에 자성축이 조절된 패턴을 형성할 수 있다. 자성축이 조절된 구조물 제조용 조성물(100)은 저렴한 비용으로 간편하게 제조할 수 있으며, 이를 기판 위에 적용하여 한 가지 종류의 조성물로 자성 특성이 서로 다른 다중 패턴들을 형성할 수 있다.4 is a view showing a process in which the magnetic axis is fixed by the curing of the composition. As shown, when the composition 100 for manufacturing a magnetic axis controlled structure including the curable material 110 and the magnetic nanoparticles 120 is exposed to a magnetic field and irradiated with ultraviolet rays, the curing process proceeds to a solid medium 110 '. Is formed. As a result, the chain structure of the magnetic nanoparticles 120 may be fixed in the solid medium 110 ′. Accordingly, by applying the composition 100 for manufacturing a structure having a controlled magnetic axis to a predetermined substrate, a pattern having a controlled magnetic axis may be formed on the substrate. The composition 100 for manufacturing a structure in which the magnetic axis is controlled may be easily manufactured at low cost, and may be applied to a substrate to form multiple patterns having different magnetic properties from one kind of composition.

고체 매질(110')의 물리/화학적 성질은 경화성 물질(110)의 분자량, 개시제의 농도, 자외선 조사시간 등을 변화시키면서 조절할 수 있다. 자외선을 특정 패턴 영역에 조사함으로써 다양한 패턴이 형성될 수 있다. 자외선과 같은 에너지원의 조사영역을 예를 들면, 마스크 리소그래피 또는 광유체적 무마스크 리소그래피(OFML)를 사용하여 마이크로미터 스케일로 조절함으로써 미세한 패턴을 형성할 수 있다.The physical / chemical properties of the solid medium 110 ′ may be adjusted while varying the molecular weight of the curable material 110, the concentration of the initiator, ultraviolet irradiation time, and the like. Various patterns can be formed by irradiating ultraviolet rays to specific pattern regions. Fine patterns can be formed by adjusting the irradiation area of an energy source such as ultraviolet light to a micrometer scale using, for example, mask lithography or photofluidic maskless lithography (OFML).

경화성 물질(110)의 경화로 고체 매질(110')은 가교 고분자로 이루어질 수 있다. 망상구조를 갖는 가교 고분자의 사슬 간 간격이 1 nm 내지 수 nm 정도가 될 수 있다. 따라서, 통상적인 자성 나노입자(120)가 약 150 내지 170 nm의 크기를 가질 수 있다는 점을 볼 때, 자성 나노입자(120)가 충분히 고정될 수 있다. 자성 나노입자(120)의 표면에는 용매화 층(126)이 둘러싸면서 자성 나노입자들(120) 간에 일정 거리를 유지하게 된다.By curing the curable material 110, the solid medium 110 ′ may be made of a crosslinked polymer. The distance between chains of the crosslinked polymer having a network structure may be about 1 nm to several nm. Therefore, considering that the conventional magnetic nanoparticles 120 may have a size of about 150 to 170 nm, the magnetic nanoparticles 120 may be sufficiently fixed. The solvation layer 126 is surrounded on the surface of the magnetic nanoparticles 120 to maintain a certain distance between the magnetic nanoparticles 120.

결국 상술한 조성물(100)을 이용하면, 예를 들어 초상자성 물질을 포함하는 자성 나노입자들(120)에 의해 자성축이 조절된 구조물이 만들어질 수 있다. 상기 구조물이 포함하는 자성 나노입자들(120)은 적어도 일축 방향으로 일정 간격을 두고 서로 정렬되어 사슬 구조를 이루며, 상기 일정 간격의 크기 및/또는 자성 나노입자들(120)의 크기에 따라 자성 특성이 정해지는 자성축을 형성한다. 따라서 이를 이러한 과정을 통해 자성축이 조절된 구조물들의 패턴을 형성할 수 있다.Finally, using the composition 100 described above, a structure in which the magnetic axis is controlled by the magnetic nanoparticles 120 including, for example, a superparamagnetic material may be made. The magnetic nanoparticles 120 included in the structure are aligned with each other with a predetermined interval in at least one axial direction to form a chain structure, and magnetic properties according to the size of the predetermined interval and / or the size of the magnetic nanoparticles 120. This defines a magnetic axis. Therefore, through this process it can form a pattern of the structure of the magnetic axis is controlled.

도 5 내지 도 9는 자성축이 조절된 패턴을 형성하는 방법의 일 실시예를 구현한 도면이다. 도 5를 참조하면, 먼저 기판(500)을 제공한다. 에너지원으로서 광을 사용할 경우를 위해 기판(500)은 예를 들어 유리 또는 플라스틱과 같은 투명, 또는 반투명한 재질일 수 있다. 한편 경우에 따라, 기판 위에 코팅 층(미도시)을 더 형성시킬 수 있다. 이때 코팅 층은 자성 나노입자들의 뭉침 현상을 방지하고 조성물이 골고루 도포될 수 있도록 할 수 있다. 상기 코팅 층의 형성은 예를 들어, 기판 위에 경화성 물질을 도포하고 경화시켜 형성할 수도 있다. 도포의 방법으로 스프레이 코팅 또는 딥코팅 등의 방법을 사용할 수 있다. 경화성 물질로서 예를 들면, 폴리에틸렌 글리콜과 같은 친수성 고분자가 포함된 용액을 사용하고 이를 경화시켜 하이드로젤 층을 형성할 수 있다. 하이드로젤 층을 형성할 수 있는 경화성 물질의 예에 대해서는 도 1에서 상술한 경화성 물질(110)에 대한 설명과 동일한 바 상세한 설명은 생략한다.5 to 9 illustrate one embodiment of a method of forming a pattern in which a magnetic axis is controlled. Referring to FIG. 5, first, a substrate 500 is provided. For the case of using light as an energy source, the substrate 500 may be a transparent or translucent material such as, for example, glass or plastic. In some cases, a coating layer (not shown) may be further formed on the substrate. In this case, the coating layer may prevent aggregation of magnetic nanoparticles and allow the composition to be evenly applied. The coating layer may be formed by, for example, applying and curing a curable material on a substrate. As a method of application, a method such as spray coating or dip coating can be used. As a curable material, for example, a solution containing a hydrophilic polymer such as polyethylene glycol can be used and cured to form a hydrogel layer. An example of the curable material that may form the hydrogel layer is the same as the description of the curable material 110 described above with reference to FIG. 1, and thus a detailed description thereof will be omitted.

도 6을 참조하면, 기판(500) 위에 자성 나노입자 및 경화성 물질을 포함하는 조성물 층(510)을 형성한다. 일 실시예에 따르면, 조성물 층(510)은 중합 및 가교반응을 위해 개시제 및/또는 가교제를 더 포함할 수 있다. 조성물 층(510)에 대해서는 도 1에서 상술한 자성축이 조절된 구조물 제조용 조성물(100)에 대한 설명과 동일한 바 상세한 설명은 생략한다.Referring to FIG. 6, a composition layer 510 including magnetic nanoparticles and a curable material is formed on a substrate 500. According to one embodiment, the composition layer 510 may further include an initiator and / or a crosslinking agent for polymerization and crosslinking. The composition layer 510 is the same as the description of the composition 100 for manufacturing the structure in which the magnetic axis is controlled as described above in FIG. 1, and thus a detailed description thereof will be omitted.

도 7을 참조하면, 조성물 층(510)이 도포된 기판(500)에 자기장을 인가한다. 자석(magnet)으로부터 발생하는 자기장(magnetic field)의 방향에 따라 자성 나노입자들이 정렬한다. 예를 들어, 상기 자석이 기판(500)과 이루는 각도 θ1에 따라 자성 나노입자들도 기판(500)에 대해 동일 각도 θ1를 가지며 일정 배향을 가지고 정렬하여 자성축을 형성한다. 상기 자기장의 인가는 상기 조성물 층(510) 위에 위치한 영구자석 또는 전자석에 의해 수행될 수 있다. 이때 영구자석과 기판(500) 사이의 거리를 변경시키거나 전자석에 감긴 코일에 흐르는 전류 또는 전압의 세기를 조절함으로써 자기장의 세기를 변화시킬 수 있다.Referring to FIG. 7, a magnetic field is applied to the substrate 500 to which the composition layer 510 is applied. Magnetic nanoparticles align according to the direction of the magnetic field generated from the magnet. For example, according to the angle θ 1 formed by the magnet with the substrate 500, the magnetic nanoparticles also have the same angle θ 1 with respect to the substrate 500 and are aligned with a predetermined orientation to form a magnetic axis. The application of the magnetic field may be performed by a permanent magnet or an electromagnet positioned on the composition layer 510. In this case, the strength of the magnetic field may be changed by changing the distance between the permanent magnet and the substrate 500 or by adjusting the strength of the current or voltage flowing through the coil wound around the electromagnet.

도 7에 도시한 바와 같이, 일정 방향의 자기장을 유지하면서 동시에 조성물 층(510)의 일 부분을 경화시킨다. 경화를 위해 마스크(520)를 사용하여 패턴화된 자외선(UV)을 조사한다. 경화를 위해 사용되는 에너지원은 자외선 외에도 열, 가시광선, 적외선 및 전자빔 등이 될 수 있다. 원활한 자외선의 조사를 위해 기판(500)은 자외선에 대해 투명한 재질로 이루어질 수 있다. 패턴화를 위해 사용되는 마스크(520)는 이를 통해 상기 조성물 층(510)의 일부에 열, 빛 등의 에너지를 인가하여 경화할 수 있다면 그 종류는 제한되지 않으며, 예를 들어, 정적 마스크 또는 동적 마스크를 사용할 수 있다. 동적 마스크의 예로 디지털 마이크로미러 장치(digital micromirror device, DMD)가 사용될 수 있다. 따라서 마스크(520)를 투과한 열 또는 빛 에너지에 의해 라디칼 중합반응이 유발되어 조성물 층(510)의 일 부분이 경화되면 자기장을 제거하여도 경화된 부분의 조성물 층(510)은 일정한 방향의 자성축을 지속적으로 유지할 수 있게 된다. 패턴화된 자외선의 조사로 특정 방향의 자성축을 갖는 구조물로 패턴화된 영역이 존재할 수 있다. 자기장의 존재 하에서 조성물 층(510)의 일 부분의 경화에 의해 제1 경화 영역(515)이 형성된다.As shown in FIG. 7, a portion of the composition layer 510 is cured while maintaining a magnetic field in a direction. Patterned UV light is irradiated using a mask 520 for curing. The energy sources used for curing can be heat, visible light, infrared rays and electron beams in addition to ultraviolet light. The substrate 500 may be made of a material that is transparent to ultraviolet rays for smooth irradiation of ultraviolet rays. The mask 520 used for patterning is not limited as long as it can be cured by applying energy such as heat and light to a part of the composition layer 510 through, for example, a static mask or a dynamic You can use a mask. As an example of the dynamic mask, a digital micromirror device (DMD) may be used. Accordingly, when a portion of the composition layer 510 is cured by a radical polymerization reaction caused by heat or light energy transmitted through the mask 520, even if the magnetic field is removed, the composition layer 510 of the cured portion may have a constant magnetic direction. The axis can be kept constant. The patterned region may exist as a structure having a magnetic axis in a specific direction by irradiation of the patterned ultraviolet rays. The first hardened region 515 is formed by hardening a portion of the composition layer 510 in the presence of a magnetic field.

도 8을 참조하면, 도 7에서 상술한 바와 같은 방법으로 θ1과 다른 θ2의 각도를 갖는 위치에서 자기장을 추가적으로 가한다. 동시에, 제1 경화 영역(515)과 다른 부분의 조성물 층(510)에 자외선을 가하여 제1 경화 영역(515)과 다른 배향의 자성축 구조를 갖는 제2 경화 영역(525)을 생성한다. 각 패턴화된 영역의 크기는 수 ㎛ 내지 수백 ㎛의 스케일을 가질 수 있다. 도 7 및 도 8의 과정을 반복하면 여러 방향의 자성축들을 갖는 경화 영역들이 형성될 수 있다.Referring to FIG. 8, a magnetic field is additionally applied at a position having an angle of θ 2 different from θ 1 in the same manner as described above with reference to FIG. 7. At the same time, ultraviolet light is applied to the composition layer 510 in a portion different from the first cured region 515 to create a second cured region 525 having a magnetic axis structure in a different orientation than the first cured region 515. The size of each patterned region can have a scale of several microns to several hundred microns. By repeating the processes of FIGS. 7 and 8, hardened regions having magnetic axes in various directions may be formed.

도 9를 참조하면, 경화되지 않은 잔류 조성물 층(510)을 제거한다. 잔류 조성물 층(510)의 제거를 위해 에탄올과 같은 용매를 사용할 수 있으며, 제거 후 건조과정을 거침으로써 기판(500) 위에 자성축이 조절된 패턴(535)을 형성할 수 있 있다. 형성된 자성축이 조절된 패턴(535)에 대해 특정 방향에서 외부 자기장을 인가하면, 자성축을 이루는 자성 나노입자들 사이의 입자간 거리나 자성축의 방향에 따라 각 자성축으로부터 유도되는 유도 자기력의 크기가 달라질 수 있다.9, the uncured residual composition layer 510 is removed. A solvent such as ethanol may be used to remove the residual composition layer 510, and a pattern 535 in which the magnetic axis is controlled may be formed on the substrate 500 by drying after removal. When an external magnetic field is applied to the pattern 535 in which the formed magnetic axis is adjusted, in a specific direction, the magnitude of the induced magnetic force induced from each magnetic axis is changed according to the distance between particles or the direction of the magnetic axis between the magnetic nanoparticles constituting the magnetic axis. Can vary.

상술한 방법들을 사용하면, 자성축이 조절된 다중 패턴을 제조할 수 있다. 상기 다중 패턴은 상기 조성물 층의 서로 다른 영역에 대해 상기 자기장의 방향을 변화시키면서 상기 자성축의 형성 및 상기 자성축의 고정을 반복함으로써 제조될 수 있다. 상기 다중 패턴은 고체 매질 및 상기 고체 매질 내에 자성축들이 고정된 복수 개의 영역들을 포함할 수 있다. 상기 고체 매질은 가교 고분자일 수 있다. 상기 자성축은 일정 간격을 두고 일축 방향으로 정렬된 자성 나노입자들의 집합체로 구성될 수 있다. 상기 복수 개의 영역들의 각 영역은 특정 배향을 갖는 자성축들을 포함하고, 서로 다른 영역들간의 자성축들은 서로 동일하거나 다른 배향을 가질 수 있다. Using the above-described methods, it is possible to produce multiple patterns in which the magnetic axis is adjusted. The multi-pattern can be prepared by repeating the formation of the magnetic axis and the fixing of the magnetic axis while changing the direction of the magnetic field for different regions of the composition layer. The multiple pattern may include a solid medium and a plurality of regions in which magnetic axes are fixed in the solid medium. The solid medium may be a crosslinked polymer. The magnetic axis may be composed of a collection of magnetic nanoparticles aligned in the uniaxial direction at regular intervals. Each region of the plurality of regions may include magnetic axes having a specific orientation, and magnetic axes between different regions may have the same or different orientations.

일 실시예에 따르면, 자성축이 조절된 다중 패턴에 대해 유도 자기력을 측정하는 방법이 제공된다. 도 10은 자성축이 조절된 다중 패턴에 대한 자기 유도 반응을 나타낸 도면이다. 서로 다른 각도로 배향된 자성축들로 인해, 예를 들어 수직으로 인가하는 외부 자기장에 대해 상기 자성축들로부터 유도되는 같은 방향의 유도자기력의 크기가 달라진다. 도 10을 참조하면, 외부 자력원 또는 자체에 자력원을 구비한 자성 센서(600)로부터 발산되는 자기장이 상기 다중 패턴에 인가된다. 동시에 자성 센서(600)가 서로 다른 각도로 배향된 자성축이 조절된 다중패턴(610)을 스캐닝하면 위치에 따라 서로 다른 유도 자기력의 크기가 측정될 수 있다. 상기 유도 자기력은 상기 자기장의 세기, 상기 자성 나노입자들의 크기, 상기 자성 나노입자들 사이의 입자간 거리 및 상기 자성축의 방향의 함수일 수 있다. 예를 들어 상기 자기장의 세기가 커질수록, 상기 자성 나노입자들의 크기가 커질수록, 상기 자성축의 방향이 상기 자기장의 방향에 가까울수록 상기 유도 자기력의 세기가 커질 수 있다. 결국, 이러한 원리를 응용하면 자성축이 조절된 다중 패턴을 위조 방지 분야에 활용할 수 있다.According to one embodiment, a method is provided for measuring induced magnetic force for multiple patterns with controlled magnetic axes. FIG. 10 is a diagram illustrating a magnetic induction response to a multiple pattern in which magnetic axes are controlled. Due to the magnetic axes oriented at different angles, the magnitude of the induced magnetic force in the same direction derived from the magnetic axes, for example with respect to an external magnetic field applied vertically, is different. Referring to FIG. 10, a magnetic field emitted from an external magnetic source or a magnetic sensor 600 having a magnetic source in itself is applied to the multiple patterns. At the same time, when the magnetic sensor 600 scans the multi-pattern 610 in which the magnetic axes oriented at different angles are adjusted, different magnitudes of induced magnetic forces may be measured according to positions. The induced magnetic force may be a function of the strength of the magnetic field, the size of the magnetic nanoparticles, the interparticle distance between the magnetic nanoparticles, and the direction of the magnetic axis. For example, as the intensity of the magnetic field increases, the size of the magnetic nanoparticles increases, and as the direction of the magnetic axis approaches the direction of the magnetic field, the intensity of the induced magnetic force may increase. After all, the application of this principle can be used in the field of anti-counterfeiting with multiple magnetic patterns.

상술한 방법들에 따르면, 자성 나노입자 및 경화성 물질을 포함한 조성물을 사용함으로써 자기장의 방향 변화만으로 자성축을 조절할 수 있고, 자성 나노입자로 이루어진 자성축 구조를 경화성 물질의 경화를 통해 고정시킴으로써 원하는 형상을 가지며 자성축을 지속적으로 고정시키는 층을 기판에 형성할 수 있다.According to the above-described methods, by using the composition containing the magnetic nanoparticles and the curable material, the magnetic axis can be adjusted only by changing the direction of the magnetic field, and the desired shape is fixed by fixing the magnetic axis structure made of the magnetic nanoparticles through curing of the curable material. And a layer for continuously fixing the magnetic axis can be formed on the substrate.

이상에서 개시된 기술의 실시예들에 대해 상세히 기술하였지만, 해당 기술분야에 있어서 통상의 지식을 가진 사람이라면, 개시된 기술의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 개시된 기술을 여러 가지로 변형하여 실시할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although the embodiments of the disclosed technology have been described in detail, those of ordinary skill in the art may be modified and practiced in various ways without departing from the spirit and scope of the disclosed technology. I can understand.

Claims (13)

액체 매질에 분산된 자성 나노입자들을 포함하는 조성물을 제공하는 단계; 상기 조성물에 자기장을 인가하여 상기 자성 나노입자들이 자기장을 따라 정렬되어 자성축을 형성하도록 하는 단계; 및
상기 액체 매질을 고체화하여 상기 자성축을 고정하는 단계를 포함하는 자성축이 조절된 구조물의 제조방법.Providing a composition comprising magnetic nanoparticles dispersed in a liquid medium; Applying a magnetic field to the composition such that the magnetic nanoparticles are aligned along a magnetic field to form a magnetic axis; And
Solidifying the liquid medium to fix the magnetic axis. 제1 항에 있어서,
상기 액체 매질은 경화성 물질인 자성축이 조절된 구조물의 제조방법.The method according to claim 1,
The liquid medium is a method of manufacturing a structure in which the magnetic axis is a curable material. 제1 항에 있어서,
상기 자성 나노입자는 초상자성 물질을 포함하는 자성축이 조절된 구조물의 제조방법.The method according to claim 1,
The magnetic nanoparticles are a method of manufacturing a structure with a magnetic axis comprising a superparamagnetic material. 제1 항에 있어서,
상기 자성 나노입자의 표면을 둘러싼 용매화 층을 더 포함하는 자성축이 조절된 구조물의 제조방법.The method according to claim 1,
Method of manufacturing a magnetic axis controlled structure further comprises a solvation layer surrounding the surface of the magnetic nanoparticles. 제1 항에 있어서,
상기 액체 매질은 가교결합가능 부위를 함유하는 단량체 또는 올리고머를 포함하는 자성축이 조절된 구조물의 제조방법.The method according to claim 1,
Wherein said liquid medium comprises a monomer or oligomer containing a crosslinkable moiety. 제1 항에 있어서,
상기 경화는 광경화에 의해 수행되는 자성축이 조절된 구조물의 제조방법.The method according to claim 1,
The hardening is a method of manufacturing a structure whose magnetic axis is controlled by photocuring. 기판을 제공하는 단계;
상기 기판 위에 경화성 물질에 분산된 자성 나노입자들을 포함하는 조성물 층을 형성하는 단계;
상기 조성물 층의 일 부분에 자기장을 인가함으로써 상기 자기장의 방향에 평행하게 상기 자성 나노입자들을 정렬시켜 자성축을 형성하는 단계;
상기 조성물 층을 광경화시킴으로써 상기 자성축을 고정하는 단계를 포함하는 단계; 및
상기 조성물 층의 여러 부분에 대해 상기 자기장의 세기 또는 방향 중 적어도 하나를 변화시키면서 상기 자성축의 형성 및 상기 자성축의 고정을 반복하여 다중 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 자성축이 조절된 다중 패턴의 형성방법.Providing a substrate;
Forming a composition layer on the substrate, the composition layer comprising magnetic nanoparticles dispersed in a curable material;
Applying a magnetic field to a portion of the composition layer to align the magnetic nanoparticles parallel to the direction of the magnetic field to form a magnetic axis;
Fixing the magnetic axis by photocuring the composition layer; And
Forming multiple patterns by repeating formation of the magnetic axis and fixing the magnetic axis to form multiple patterns while varying at least one of the strength or direction of the magnetic field with respect to various portions of the composition layer. Way. 제7 항에 있어서,
상기 자성 나노입자는 초상자성 물질을 포함하는 자성축이 조절된 다중 패턴의 형성방법.The method of claim 7, wherein
The magnetic nanoparticles are a method of forming a multi-pattern controlled magnetic axis containing a superparamagnetic material. 제7 항에 있어서,
상기 자성 나노입자 주위의 표면을 둘러싼 용매화 층을 더 포함하는 자성축이 조절된 다중 패턴의 형성방법.The method of claim 7, wherein
And a solvation layer surrounding the surface around the magnetic nanoparticles. 고체 매질 및 상기 고체 매질 내에 자성축들이 고정된 복수 개의 영역들을 포함하는 자성축이 조절된 다중 패턴으로서,
상기 자성축은 일정 간격을 두고 일축 방향으로 정렬된 자성 나노입자들의 정렬구조를 가지며, 상기 복수 개의 영역들의 각 영역은 특정 배향을 갖는 자성축들을 포함하고, 서로 다른 영역들 간의 자성축들은 서로 동일하거나 다른 배향을 갖는 자성축이 조절된 다중 패턴.A magnetic axis controlled multiple pattern comprising a solid medium and a plurality of regions in which the magnetic axes are fixed in the solid medium,
The magnetic axis has an alignment structure of magnetic nanoparticles aligned in a uniaxial direction at a predetermined interval, and each region of the plurality of regions includes magnetic axes having a specific orientation, and magnetic axes between different regions are the same or different from each other. Multiple patterns with controlled magnetic axes with different orientations. 제10 항에 있어서,
상기 고체 매질은 가교 고분자인 자성축이 조절된 다중 패턴. The method of claim 10,
The solid medium is a multi-pattern with a magnetic axis controlled crosslinked polymer. 자성축이 조절된 다중 패턴에 대해 자기장을 인가하는 단계; 및
상기 자기장의 인가와 동시에 자성 센서를 이용해 상기 자성축이 조절된 다중 패턴을 스캐닝하는 단계를 포함하는 자성축이 조절된 다중 패턴의 유도 자기력 측정방법으로서,
상기 다중 패턴은 고체 매질 및 상기 고체 매질 내에 상기 자성축들이 고정된 복수 개의 영역들을 포함하되,
상기 자성축은 일정 간격을 두고 일축 방향으로 정렬된 자성 나노입자들의 정렬구조를 가지며, 상기 복수 개의 영역들의 각 영역은 특정 배향을 갖는 자성축들을 포함하고, 서로 다른 영역들 간의 자성축들은 서로 동일하거나 다른 배향을 갖는 측정방법.Applying a magnetic field to the multiple patterns whose magnetic axes are controlled; And
A method of measuring inductive magnetic force of a multi-pattern controlled magnetic axis, comprising scanning a multi-pattern controlled magnetic axis using a magnetic sensor simultaneously with the application of the magnetic field,
The multi-pattern includes a solid medium and a plurality of regions in which the magnetic axes are fixed in the solid medium,
The magnetic axis has an alignment structure of magnetic nanoparticles aligned in a uniaxial direction at a predetermined interval, and each region of the plurality of regions includes magnetic axes having a specific orientation, and magnetic axes between different regions are the same or different from each other. Measurement method with different orientation. 제12 항에 있어서,
상기 유도 자기력은 상기 자기장의 세기, 상기 자성 나노입자들의 크기, 상기 자성 나노입자들 사이의 입자간 거리 및 상기 자성축의 방향의 함수인 자성축이 조절된 다중 패턴의 유도자기력 측정방법The method of claim 12,
The induced magnetic force is a multi-pattern induced magnetic force measuring method of controlling a magnetic axis which is a function of the strength of the magnetic field, the size of the magnetic nanoparticles, the interparticle distance between the magnetic nanoparticles, and the direction of the magnetic axis.
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