KR20110129364A - 탄소나노튜브 랑뮈에-블라제 박막을 사용한 패턴 형성 방법 및 이를 이용한 줄기세포의 성장 및 분화 조절 - Google Patents

탄소나노튜브 랑뮈에-블라제 박막을 사용한 패턴 형성 방법 및 이를 이용한 줄기세포의 성장 및 분화 조절 Download PDF

Info

Publication number
KR20110129364A
KR20110129364A KR1020110049772A KR20110049772A KR20110129364A KR 20110129364 A KR20110129364 A KR 20110129364A KR 1020110049772 A KR1020110049772 A KR 1020110049772A KR 20110049772 A KR20110049772 A KR 20110049772A KR 20110129364 A KR20110129364 A KR 20110129364A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
substrate
thin film
mold
carbon nanotube
pattern
Prior art date
Application number
KR1020110049772A
Other languages
English (en)
Inventor
김재호
이광
심우영
이재혁
이민수
강원석
Original Assignee
아주대학교산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 아주대학교산학협력단 filed Critical 아주대학교산학협력단
Publication of KR20110129364A publication Critical patent/KR20110129364A/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82B—NANOSTRUCTURES FORMED BY MANIPULATION OF INDIVIDUAL ATOMS, MOLECULES, OR LIMITED COLLECTIONS OF ATOMS OR MOLECULES AS DISCRETE UNITS; MANUFACTURE OR TREATMENT THEREOF
    • B82B3/00—Manufacture or treatment of nanostructures by manipulation of individual atoms or molecules, or limited collections of atoms or molecules as discrete units
    • B82B3/0004—Apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of nanostructural devices or systems or methods for manufacturing the same
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82B—NANOSTRUCTURES FORMED BY MANIPULATION OF INDIVIDUAL ATOMS, MOLECULES, OR LIMITED COLLECTIONS OF ATOMS OR MOLECULES AS DISCRETE UNITS; MANUFACTURE OR TREATMENT THEREOF
    • B82B3/00—Manufacture or treatment of nanostructures by manipulation of individual atoms or molecules, or limited collections of atoms or molecules as discrete units
    • B82B3/0009—Forming specific nanostructures
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/16—Coating processes; Apparatus therefor
    • G03F7/165—Monolayers, e.g. Langmuir-Blodgett
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/027—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34
    • H01L21/0271—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34 comprising organic layers
    • H01L21/0273—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34 comprising organic layers characterised by the treatment of photoresist layers
    • H01L21/0274—Photolithographic processes

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)

Abstract

본 발명은 마이크로 컨택 프린팅법 또는 리프트-오프(lift-off)법을 이용하여 탄소나노튜브 랑뮈에-블라제(Langmuir-Blodgett, LB)박막을 기판에 패터닝하는 것을 포함하는 패턴 기판의 제조방법 및 상기 패턴을 통한 줄기세포의 성장 및 분화 조절에 관한 것이다. 본 발명에 의할 시 몰드의 부탈착만으로 간단하게 제조가 가능하며, 곡면에도 패턴 형성이 가능하여 다양한 형태의 기판에 대하여 패턴 형성이 가능하고, 또한 다양한 모양의 패턴 형성이 가능하여 다양한 산업적 응용이 가능하다. 또한 본 발명은 소프트 리소그래피 기법을 이용한 탄소나노튜브 랑뮈에-블라제 박막의 패턴화를 통해 줄기세포의 성장 및 분화 조절을 가능하게 함으로써, 단시간에 줄기세포의 성장이 가능하며, 분화도가 우수한 특성을 나타낸다.

Description

탄소나노튜브 랑뮈에-블라제 박막을 사용한 패턴 형성 방법 및 이를 이용한 줄기세포의 성장 및 분화 조절 {Method of Forming Pattern Using Carbon Nano Tube Langmuir-Blodgett Film and control of growth and differentiation of stem cell using the same}
본 발명은 마이크로 컨택 프린팅법 또는 리프트-오프(lift-off)법을 이용하여 탄소나노튜브 랑뮈에-블라제(Langmuir-Blodgett, LB) 박막을 사용한 패턴 형성 방법 및 상기 패턴을 통한 줄기세포의 성장 및 분화 조절에 관한 것이다.
탄소나노튜브는 1991년 일본의 스미오 이지마(sumio ijima)박사에 의해 발견된 후 뛰어난 물리적, 화학적, 전기적 특성으로 다양한 응용분야에서 잠재력을 가진 신물질로 많은 사람들이 연구하고 있다. 특히, 탄소나노튜브 박막은 다양한 분야에 뛰어난 특성을 바탕으로 복합재료, 센서, 태양전지, 전자소자 등에 응용가능성을 가지고 있다. 이러한 탄소나노튜브를 산업에 사용하기 위해서는 탄소나노튜브의 생산단가를 낮추는 공정기술이나 탄소나노뷰의 박막화 개발 및 패턴화, 금속성 및 반도체성 탄소나노튜브의 선별적 정제가 선행기술로 개발되어야한다. 탄소나노튜브 박막은 탄소나노튜브로 구성된 100 nm이하의 구조물을 의미하며 이를 제조하는 방법에는 탄소나노튜브의 수평, 수직성장법 (Appl. Phys. Lett. 79, 3155 (2001); Nature 388, 52 (2004)), 자기조립법 (Adv. Mater. 14, 899 (2002)) 그리고 전기장 유도 자기조립법 (J. Am. Chem. Soc. 126, 10757 (2004)) 등이 개발 되어 있다. 그러나 상기 연구의 경우, 탄소나노튜브를 박막화 할 때 고온을 필요로 하는 문제가 있고 또한 얻어진 탄소나노튜브 필름의 배향성과 표면 밀도가 낮은 문제점이 있었다. 대한민국 공개특허 제 10-2006-0092737호에서는 투명도와 전기 전도도의 극대화를 통한 소자의 효율증대를 위해 두께가 100nm 이하이고, 각각의 탄소나노튜브가 고밀도로 일정한 방향으로 배향되어 있는 탄소나노튜브 필름을 상온에서 용이하게 제작하는 것을 Langmuir-Blodgett법을 적용하여 성공시켰으며, 이러한 탄소나노튜브 박막을 이용하여 패턴을 형성하는 것이 가능함을 개시하였다. 다만 상기 기술에서는 포토나 이빔리소그래피 공정을 이용하게 되는데 이는 복잡한 단계 및 비싼 제조공정이 소요되는 문제가 있었다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 공정이 간단하며, 곡면에도 패턴 형성이 가능하여 다양한 형태의 기판에 대하여 패턴 형성이 가능하고, 또한 다양한 모양의 패턴 형성을 할 수 있는 탄소나노튜브 랑뮈에-블라제(Langmuir-Blodgett, LB)박막을 사용한 패턴 형성 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 상기 패턴 상에 줄기세포를 배양함으로써 줄기세포의 성장 및 분화를 조절하는 방법을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
본 발명은 소프트 리소그래피의 마이크로 컨택 프린팅법 또는 리프트-오프(lift-off)법을 이용하여 탄소나노튜브 랑뮈에-블라제(Langmuir-Blodgett, LB)박막을 기판에 패터닝 함으로써 상기 과제를 달성하게 된다.
또한 본 발명은 (a) 마이크로 컨택 프린팅법 또는 리프트-오프(lift-off)법을 이용하여 탄소나노튜브 랑뮈에-블라제(Langmuir-Blodgett, LB) 박막을 기판에 패턴화하는 단계; 및 (b) 상기 패턴 상에서 줄기세포를 배양하는 단계를 포함하는 줄기세포의 성장 및 분화 조절 방법을 제공함으로써 상기 과제를 달성하게 된다.
본 발명은 몰드의 부탈착만으로 간단하게 제조가 가능하다. 또한 곡면에도 패턴 형성이 가능하여 다양한 형태의 기판에 대하여 패턴 형성이 가능하고, 또한 다양한 모양의 패턴 형성이 가능하여 산업 응용성이 향상되게 된다.
또한 본 발명은 소프트 리소그래피 기법을 이용한 탄소나노튜브 랑뮈에-블라제 박막의 패턴화를 통해 줄기세포의 성장 및 분화 조절을 가능하게 함으로써, 단시간에 줄기세포의 성장이 가능하며, 분화도가 우수한 특성을 나타낸다. 또한 기판으로 폴리스티렌(polystyrene, PS)을 사용하여 줄기세포를 배양하는 경우 CNT 패턴이 형성된 영역에서 줄기세포가 성장하여, 줄기세포의 성장 및 분화를 제어할 수 있다는 장점이 있다. 또한, 상기 탄소나노튜브의 우수한 전도 특성을 이용하여 전기적 신호 자극을 통한 특정 세포로의 분화 가능성을 제시한다.
도 1은 탄소나노튜브 LB 박막을 소프트 리소그래피법으로 패턴하는 과정의 모식도이다.
도 2는 탄소나노튜브가 클로로포름에 분산된 상태의 주사현미경(SEM) 이미지(왼쪽)와 탄소나노튜브 LB 박막의 SEM 이미지(오른쪽)이다.
도 3은 실시예 1의 기판의 SEM 이미지이다.
도 4는 실시예 1의 기판의 전기적 특성 그래프이다.
도 5는 실시예 2의 기판의 SEM 이미지이다.
도 6은 실시예 2의 기판의 전기적 특성 그래프이다.
도 7은 실시예 3의 기판의 실제 사진과 SEM 이미지이다.
도 8은 실시예 5의 기판의 SEM 이미지들이다.
도 9는 폴리스티렌 기재에 형성된 탄소나노튜브 라인 패턴의 광학이미지이며 (a), (b)는 라인 패턴된 탄소나노튜브의 컨포컬 현미경 이미지이며, (c)는 라인 패턴된 탄소나노튜브 박막의 AFM 이미지와 두께 정보를 나타낸 결과이다.
도 10은 선형(a, b), 사각형(c) 및 원형(d)의 다양한 형태의 탄소나노튜브 패턴을 보여주는 컨포컬 이미지이다. 각 스케일바(scale bar)의 크기는 100 ㎛이다.
도 11은 탄소나노튜브 패턴에서 자란 줄기세포의 광학이미지(a)와 다양한 탄소나노튜브 패턴에서 형성된 줄기세포의 컨포컬 현미경 이미지이다(b, c, d).
도 12는 탄소나노튜브 기판에서의 줄기세포의 분화 전(a)과 분화 후(b)의 광학현미경 이미지이며, (c)는 탄소나노튜브 기판에서의 줄기세포의 분화 전과 후의 전기적 신호 차이를 나타낸 그래프이다.
본 발명은 소프트 리소그래피의 마이크로 컨택 프린팅법 또는 리프트-오프(lift-off)법을 이용하여 탄소나노튜브 랑뮈에-블라제(Langmuir-Blodgett, LB)박막을 기판에 패터닝 하는 패턴 기판의 제조방법을 제공한다. 또한 본 발명은 소프트 리소그래피의 마이크로 컨택 프린팅법 또는 리프트-오프(lift-off)법을 이용하여 탄소나노튜브 랑뮈에-블라제(Langmuir-Blodgett, LB) 박막을 기판에 패턴화하는 단계; 및 (b) 상기 패턴 상에서 줄기세포를 배양하는 단계를 포함하는 줄기세포의 성장 및 분화 조절 방법을 제공한다.
상기 마이크로 컨택 프린팅 법이란 양각, 음각으로 패턴된 몰드에 탄소나노튜브 LB 박막을 전이하고 전이된 박막을 기판에 접촉시켜 양각에 전이된 박막을 다시 기판에 전이하는 방식으로 패터닝 하는 것이다.
또한 상기 리프트-오프 법이란 먼저 탄소나노튜브 LB 박막을 기판에 전체적으로 전이한 후, 양각, 음각으로 패턴된 몰드에 전이하여 기판에 전이된 박막을 때어내는 방식으로 패터닝 하는 것이다. 상기 소프트 리소그래피 법은 몰드를 접촉하였다가 분리하는 과정만으로 패턴형성 공정이 완성되기 때문에, 기존에 개시된 탄소나노튜브 LB 박막을 이용한 패턴형성 방법에 비해 단순하고 효율적이다.
상기 마이크로 컨택 프린팅 법 및 리프트-오프 법에서 탄소나노튜브 LB 박막을 몰드에 전이하거나 기판에 전이할 때에는 탄소나노튜브 LB박막과 몰드 또는 기판을 접촉시킨 후, 70 ~ 90 ℃의 온도에서 3 ~ 10분 가열하는 방식으로 전이할 수 있다.
상기 탄소나노튜브 LB 박막이란 탄소나노튜브를 랑뮈에-블라제(Langmuir-Blodgett, LB)법을 사용하여 제조한 단일막을 의미한다.
상기 기판은 특별한 제한 없이 사용 가능하며, 전도체, 부도체를 가리지 아니한다. 패턴된 기판을 전자소자에 응용할 경우 폴리스티렌(Polystyrene, PS), 실리콘, 유리, 용융실리카, 석영, 플라스틱, 폴리디메틸실록산(PDMS) 등과 같은 부도체성 폴리머를 사용하는 것이 바람직하다. 상기 기판 표면에 소수성 물질을 형성하는 것도 가능하며, 이는 기판과 탄소나노튜브의 결합력을 약화시켜 마이크로 컨택 프린팅을 실행하였을 경우 손쉬운 탈착을 유도할 수 있다.
줄기세포 성장을 위한 기판으로 사용 시 바람직하게는 폴리스티렌(Polystyrene, PS)을 기판으로 사용하는 것이 좋다. 폴리스티렌을 기판으로 사용 시 폴리스티렌 기판에서는 줄기세포가 성장하지 않고, 탄소나노튜브 표면에서만 줄기세포가 성장하기 때문에, 즉 탄소나노튜브 패턴에서만 줄기세포가 성장하기 때문에 원하는 형상대로 줄기세포를 성장시킬 수 있다는 장점이 있다.
상기 몰드는 패턴의 이형이 가능하며, 탄소나노튜브 LB 박막과 적절한 접착성이 존재하는 것이면 제한 없이 사용 가능하다. 바람직한 몰드로는 PDMS(Polydimethylsiloxane)가 될 수 있으며, 이 경우 단량체(PDMS)와 실록산계 경화제의 중량비율을 1 : 0.07 ~ 0.15의 비율로 조절할 수 있다. 상기 PDMS는 패턴의 이형이 용이하며, 단량체와 경화제의 비율 조절을 통하여 탄소나노튜브 LB 박막과도 적절한 접착성이 존재하기 때문이다.
상기 패턴의 모양은 선형, 곡선형, 사각형, 원형 등 몰드에 이형 가능한 크기와 형태라면 제한 없이 가능하다. 상기 패턴은 전도 채널로 작용하는 특징을 나타낸다. 다만 선형의 경우 폭이 1 ~ 10 ㎛이고 간격이 1 ~ 10 ㎛로 반복하여 패턴 할 경우 반도체성을 강하게 나타내게 된다.
또한 선형 패턴이 이형된 몰드로 마이크로 컨택 프린팅 법 또는 리프트-오프 법을 2회 직교하여 실시하여 교차된 패턴을 형성하는 것도 가능하다. 이 같이 직교된 패턴의 경우 탄소나노튜브를 기반으로한 회로에 사용가능하며, 회로 중 센서의 경우 2회 직교 또는 다양한 방향 및 다양한 횟수로 교차하여 소자의 전기적 특성을 다양하게 유도할 수 있다.
상기 패턴화는 1 회 ~ 20 회 이상 반복 수행이 가능하며, 상기 횟수에 따라 탄소나노튜브의 두께, 특성 등을 조절할 수 있다.
상기 패턴 상에서 줄기세포를 배양함으로써 줄기세포의 성장 및 분화를 조절할 수 있다. 본원에서 줄기세포라 함은 중간엽 줄기세포, 배아줄기세포, 연골줄기세포, 지방줄기세포, 배아생식세포 및 배아종양세포 등의 줄기세포를 의미하며, 바람직하게는 중간엽 줄기세포이다. 중간엽 줄기세포는 최종적으로 분화되었을 때 다양한 줄기세포로 분화될 수 있는 장점이 있다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하기로 하나, 하기한 실시예는 본 발명을 예증하기 위한 것일 뿐, 본 발명을 제한하는 것은 아님을 이해하여만 할 것이다.
제조예 1: 탄소나노튜브 LB 박막의 제조
한국공개특허 10-2006-0092737에 기재된 방법과 동일한 방법에 의해 탄소나노튜브 LB 박막을 제조하였다. 단일벽 탄소나노튜브를 황산 : 질산 1 : 3의 부피비로 산처리를 4시간에 걸쳐 하였다.
상기 표면처리를 거친 탄소나노튜브를 클로로포름에 분산시켜 LB 트로프에 담긴 수면 위에 도포한 다음, 용매를 기화시킨 후 배리어를 밀어서 수면의 면적을 점진적으로 감소시켜 50mN/m2의 표면압력에서 나노튜브가 계면상에 일정한 배향으로 정렬된 단층의 탄소나노튜브 LB 박막을 얻었다. 상기 제조한 탄소나노튜브 LB 박막의 각 제조 단계에 따른 주사전자현미경(SEM)의 그림을 도 2에서 나타내었다.
제조예 2: 몰드의 제조(1)
폴리디메틸실록산(Polydimethylsiloxane, PDMS)과 실록산계 경화제 (다우 코닝사의 SYLGARD 184B 제품) 의 중량비율로 준비하였다. 패턴이 형성된 기판위에 상기 PDMS 전구체를 부운 후 100 ~ 120 ℃에서 3시간 경화 시킨 후 그 기판에서 탈착시켜서 패턴이 이형된 몰드를 제조하였다. 이 때 몰드에 이형된 패턴의 모양은 선형으로 하였다. 6㎛의 선 40개를 양각으로 하였으며, 선 사이의 간격은 6.4㎛로 일정하게 패턴을 이형하였다.
제조예 3: 몰드의 제조(2)
제조예 2와 동일하게 몰드를 제조하되, 패턴을 500㎛의 선 하나만을 양각으로 이형하였다.
실시예 1 : 마이크로 컨택 프린팅법에 의한 선형 패턴 기판의 제조
제조예 2에서 제조한 몰드에 제조예 1에서 제조한 탄소나노튜브 LB 박막을 80 ℃의 온도에서 5분간 가열하여 몰드에 전이시켰다. 기판으로 SiO2기판(p 도핑된 Si 웨이퍼 위에 절연층은 SiO2를 300nm로 올린 것)을 사용하였다. 상기 기판에 제조예 2에서 제조한 몰드를 부착시킨 후 80 ℃의 온도에서 5분간 가열하여 몰드에 전이된 탄소나노튜브 LB 박막을 기판에 전이시킨 후, 몰드를 탈착시켜 탄소나노튜브 LB 박막이 패턴된 기판을 제조하였다. 제조된 기판의 SEM 분석결과를 도 3에 나타내었다.
상기 패턴된 기판을 이용하여 소자를 제작하여 전기적 특성을 측정하였다. 소자의 양전극 부분에 소스(Source) 와 드레인(Drain) 채널을 구성하였으며, 전극의 경우 티타늄(Ti)을 10nm두께로 형성한 후 금(Au)을 200nm 두께로 형성하였으며, 전기적 특성 측을 위하여 반도체 특성 분석장비인 Keithely 2616을 사용하여 그 결과를 도 4에 나타내었다.
실시예 2 : 단일 선형 패턴 기판의 제조
실시예 1과 동일하게 기판을 제조하되, 제조예 3에서 제조한 몰드를 사용하였다. 제조된 기판의 SEM 분석결과를 도 5에 나타내었다.
상기 패턴된 기판을 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 전기적 특성을 측정하여 도 6에 나타내었다.
상기 실시예 1과 2를 비교하면 선형 패턴의 너비만이 유일한 차이점이다. 그러나 도 4와 도 6에 나타나듯이 실시예 2는 선형 곡선을 보여주나, 실시예 1의 경우는 비선형 곡선을 보여주어 실시예 1의 경우 반도체 성을 실시예 2의 경우는 금속성을 강하게 나타내고 있음을 알 수 있다. 이처럼 실시예 1과 2 사이의 전도 특성에 있어서의 차이점은 소스에서 드래인 방향에 수직적인 운동인 운송자의 수직방향 이동성의 제한 때문이다. 여러 개의 번들로 이루어진 특이한 조건의 전도채널에서 각 번들의 접합점은 반도체성 통로와 금속성 통로의 분기점이 된다. 운송자의 수직방향 이동성은 소스에서 드래인으로 이동하는데 거리를 증가시키는 요인으로 작용하며 이 결과 금속성 통로를 거치는 경우를 증가시키는 요인으로 작용한다. 이를 제한함으로써 반도체성 특성이 향상된 소자의 특성을 보여주는 것으로 추정된다.
실시예 3 : 고분자 기판에 대한 패턴 형성
실시예 1과 동일하게 제조하되, 기판으로 고분자인 폴리에틸렌테레프탈레이트 [polyethyleneterephthalate, PET]를 사용하였다. 제조된 기판의 실제사진과 SEM 결과를 도 7에 나타내었다. 도 7에서 나타나듯이 구부러지는 기판에도 패턴이 가능함을 확인할 수 있었다.
실시예 4 : 리프트- 오프 방법을 사용한 패턴 기판 제조
SiO2기판에 제조예 1에서 제조한 탄소나노튜브 LB 박막을 80 ℃의 온도에서 5분간 가열하여 전이시켰다. 상기 기판 위에 제조예 2에서 제조한 몰드를 부착하여 80 ℃의 온도에서 5분간 가열하여 탄소나노튜브 LB 박막을 몰드로 전이시켰다. 상기 몰드를 탈착하여 탄소나노튜브 LB 박막이 패턴된 기판을 제조하였다.
실시예 5 : 교차 패턴의 제조
실시예 4에서 제조한 박막에 동일하게 제조하되, 제조예 2에서 제조한 몰드를 90°돌려 탄소나노튜브 LB 박막을 한번 더 몰드로 전이시킴으로써, 선형패턴이 수직으로 교차하도록 패턴된 기판을 제조하였다. 제조된 기판의 SEM 분석결과를 도 8에 나타내었다. 도 8에 나타나듯이 두 개의 라인이 서로 교차되어 있음을 확인할 수 있다. 또한, LB법을 이용하여 탄소나노튜브를 특정 방향으로 배열할 수 있는 이점을 동시에 가지고 있으므로 이를 기반으로 한 메모리소자 및 전기적 소자에 응용이 가능하며, 상기와 같은 기술을 통한 제조 방법은 기존의 복잡한 포토리소그래피 공정을 통하여 제조하는 것보다 손쉽게 교차 패턴이 가능함을 확인하였다.
실시예 6: 패턴상에서의 줄기세포 배양
골수에서 분리한 후 배양한 중간엽 줄기세포(hMSCs)를 상기 실시예 1 ~ 5에 따라 제조된 패턴상에서 배양(10 % 소혈청과 1 % 페니실린/스트렙토마이신을 첨가한 배지를 넣고 37 ℃ 항온 유지와 5 % 이산화탄소가 공급되는 배양기에서 배양)한 결과 중간엽 줄기세포의 정상적인 성장 경향을 관찰 할 수 있었다.
도 11은 상기 기법을 이용하여 제조된 다양한 탄소나노튜브 박막에 3 일 배양시킨 후 성장한 줄기세포의 광학이미지 (a)와 다양한 탄소나노튜브 패턴에서 형성된 줄기세포의 컨포컬 현미경 이미지이다(b, c, d). 상기 결과를 통하여 아무런 전처리 과정을 거치지 않은 PS 기판에 탄소나노튜브 패턴이 형성되었을 경우 탄소나노튜브 표면에서만 줄기세포가 성장함을 확인할 수 있었다. 이는 전처리 과정을 거치지 않은 PS 기판의 경우 소수성 특징(hydrophobic)으로 인해 세포의 흡착이 거의 일어나지 않는다는 특징 및 생체 친화적 탄소나노튜브 표면에서 줄기세포의 흡착과 성장이 잘 일어난다는 특징에 의한 것으로 탄소나노튜브 패턴에서만 줄기세포를 성장 및 배양시킬 수 있다는 이점이 있다.
실시예 7: 전기적 신호 인가 및 특성 측정
탄소나노튜브 패턴상에 다양한 전압, 전류 신호를 인가하고 이의 전기적 특성을 측정하였다. 도 12는 두 개의 탄소나노튜브 패턴 사이에서 중간엽 줄기세포가 신경세포로 분화될 때 전기적 차이를 나타낸 결과이다. (a)의 경우 중간엽 줄기세포를 처리한 후 4 시간 후에 흡착된 줄기세포의 분화 전 광학이미지이며, (b)의 경우 신경세포로 분화시키기 위해 NGF를 처리(NGF 15ng/ml, 20% FBS, RPMI)하여 7 일간 배양하고 신경세포로 분화시킨 광학적 이미지이다. (c)의 경우 상기 중간엽 줄기세포를 신경세포로 분화시키기 전과 후의 전압의 변화에 따라 흐르는 전류의 변화를 측정한 그래프이다. 신경 세포로 분화되기 전에는 +5 V 인가된 전압에서 510 nA의 전류흐름을 보였으나, 신경세포로 분화한 후에는 +5 V 인가전압에서 610 nA의 전류흐름을 보여, 약 100 nA 정도의 전류 증가를 보였다. 상기 결과는 탄소나노튜브 표면에서 중간엽 줄기세포가 신경세포로 분화 가능함을 보여줄 뿐만 아니라 탄소나노튜브의 전기가 흐르는 특성을 이용하여 세포 성장 중에 전압 및 전류 신호를 인가하고 이에 따른 전류 특성도 분석할 수 있다는 결과를 보여주고 있다.

Claims (19)

  1. 마이크로 컨택 프린팅법 또는 리프트-오프(lift-off)법을 이용하여 탄소나노튜브 랑뮈에-블라제(Langmuir-Blodgett, LB) 박막을 기판에 패터닝하는 것을 포함하는 패턴 기판의 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 마이크로 컨택 프린팅법은 양각, 음각으로 패턴된 몰드에 탄소나노튜브 LB 박막을 전이하고 전이된 박막을 기판에 접촉시켜 양각에 전이된 박막을 다시 기판에 전이하는 것임을 특징으로 하는 패턴 기판의 제조방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 리프트-오프법은 탄소나노튜브 LB 박막을 기판에 전체적으로 전이한 후, 양각, 음각으로 패턴된 몰드에 전이하여 기판에 전이된 박막을 때어내는 것임을 특징으로 하는 패턴 기판의 제조방법.
  4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 탄소나노튜브 LB 박막을 몰드에 전이하거나, 기판에 전이할 때 탄소나노튜브 LB박막과 몰드 또는 기판을 접촉시킨 후, 70 ~ 90 ℃의 온도에서 3 ~ 10분 가열하는 것을 특징으로 하는 패턴 기판의 제조방법.
  5. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 기판은 폴리스티렌(Polystyrene, PS), 실리콘, 유리, 용융실리카, 석영, 플라스틱 또는 폴리디메틸실록산(PDMS)인 것을 특징으로 하는 패턴 기판의 제조방법.
  6. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 몰드는 폴리디메틸실록산(PDMS)인 것을 특징으로 하는 패턴 기판의 제조방법.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 몰드에서 단량체와 실록산계 경화제의 중량비가 1 : 0.07 ~ 0.15인 것을 특징으로 하는 패턴 기판의 제조방법.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 패턴은 선형 패턴으로 너비가 1 ~ 10 ㎛ 이고 선간의 간격은 1 ~ 10 ㎛인 패턴 기판의 제조방법.
  9. 제 1 항에 있어서, 선형 패턴이 이형된 몰드로 마이크로 컨택 프린팅법 또는 리프트-오프법을 2회 수행하여 선형패턴이 수직으로 교차하는 패턴 기판의 제조방법.
  10. (a) 마이크로 컨택 프린팅법 또는 리프트-오프(lift-off)법을 이용하여 탄소나노튜브 랑뮈에-블라제(Langmuir-Blodgett, LB) 박막을 기판에 패턴화하는 단계; 및
    (b) 상기 패턴 상에서 줄기세포를 배양하는 단계
    를 포함하는 줄기세포의 성장 및 분화 조절 방법.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 마이크로 컨택 프린팅법은 양각, 음각으로 패턴된 몰드에 탄소나노튜브 LB 박막을 전이하고 전이된 박막을 기판에 접촉시켜 양각에 전이된 박막을 다시 기판에 전이하는 것임을 특징으로 하는 줄기세포의 성장 및 분화 조절 방법.
  12. 제 10 항에 있어서, 상기 리프트-오프법은 탄소나노튜브 LB 박막을 기판에 전체적으로 전이한 후, 양각, 음각으로 패턴된 몰드에 전이하여 기판에 전이된 박막을 때어내는 것임을 특징으로 하는 줄기세포의 성장 및 분화 조절 방법.
  13. 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서, 상기 기판은 폴리스티렌(Polystyrene)인 것을 특징으로 하는 줄기세포의 성장 및 분화 조절 방법.
  14. 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서, 상기 탄소나노튜브 LB 박막을 몰드에 전이하거나 기판에 전이할 때, 탄소나노튜브 LB 박막과 몰드 또는 기판을 접촉시킨 후 70 ~ 90 ℃의 온도에서 3 ~ 10 분간 가열하는 것을 특징으로 하는 줄기세포의 성장 및 분화 조절 방법.
  15. 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서, 상기 몰드는 폴리디메틸실록산(PDMS)인 것을 특징으로 하는 줄기세포의 성장 및 분화 조절 방법.
  16. 제 15 항에 있어서, 상기 몰드에서 단량체와 실록산계 경화제의 중량비가 1 : 0.07 ~ 0.15인 것을 특징으로 하는 줄기세포의 성장 및 분화 조절 방법.
  17. 제 10 항에 있어서, 상기 패턴은 선형, 곡선형, 사각형 또는 원형인 것을 특징으로 하는 줄기세포의 성장 및 분화 조절 방법.
  18. 제 10 항에 있어서, 상기 패턴화를 1 회 ~ 20 회 반복 수행하는 것을 특징으로 하는 줄기세포의 성장 및 분화 조절 방법.
  19. 제 10 항에 있어서, 상기 패턴은 전도 채널로 작용하는 것을 특징으로 하는 줄기세포의 성장 및 분화 조절 방법.
KR1020110049772A 2010-05-25 2011-05-25 탄소나노튜브 랑뮈에-블라제 박막을 사용한 패턴 형성 방법 및 이를 이용한 줄기세포의 성장 및 분화 조절 KR20110129364A (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100048661 2010-05-25
KR20100048661 2010-05-25

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020140009076A Division KR20140024025A (ko) 2010-05-25 2014-01-24 탄소나노튜브 랑뮈에-블라제 박막을 사용한 패턴 형성 방법 및 이를 이용한 줄기세포의 성장 및 분화 조절

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20110129364A true KR20110129364A (ko) 2011-12-01

Family

ID=45498590

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020110049772A KR20110129364A (ko) 2010-05-25 2011-05-25 탄소나노튜브 랑뮈에-블라제 박막을 사용한 패턴 형성 방법 및 이를 이용한 줄기세포의 성장 및 분화 조절
KR1020140009076A KR20140024025A (ko) 2010-05-25 2014-01-24 탄소나노튜브 랑뮈에-블라제 박막을 사용한 패턴 형성 방법 및 이를 이용한 줄기세포의 성장 및 분화 조절

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020140009076A KR20140024025A (ko) 2010-05-25 2014-01-24 탄소나노튜브 랑뮈에-블라제 박막을 사용한 패턴 형성 방법 및 이를 이용한 줄기세포의 성장 및 분화 조절

Country Status (1)

Country Link
KR (2) KR20110129364A (ko)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101583159B1 (ko) * 2014-10-30 2016-01-08 연세대학교 산학협력단 대면적 세포시트 제작용 세포배양용기, 이의 제조방법, 이를 이용한 세포시트 수확시스템 및 수확방법
CN107601913A (zh) * 2017-09-29 2018-01-19 重庆科技学院 一种材料表面微图案的制备方法
WO2020024346A1 (zh) * 2018-08-03 2020-02-06 山东科技大学 一种图案化金属薄膜的制备方法

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112526660B (zh) * 2020-11-11 2022-12-09 歌尔股份有限公司 在弯曲表面上制造纳米光栅的方法、光学器件及电子设备

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101583159B1 (ko) * 2014-10-30 2016-01-08 연세대학교 산학협력단 대면적 세포시트 제작용 세포배양용기, 이의 제조방법, 이를 이용한 세포시트 수확시스템 및 수확방법
CN107601913A (zh) * 2017-09-29 2018-01-19 重庆科技学院 一种材料表面微图案的制备方法
WO2020024346A1 (zh) * 2018-08-03 2020-02-06 山东科技大学 一种图案化金属薄膜的制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR20140024025A (ko) 2014-02-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Long et al. Recent advances in large-scale assembly of semiconducting inorganic nanowires and nanofibers for electronics, sensors and photovoltaics
Su et al. The art of aligning one-dimensional (1D) nanostructures
Koh Strategies for controlled placement of nanoscale building blocks
Yu et al. Nanomaterial-incorporated blown bubble films for large-area, aligned nanostructures
Liang et al. Transport characteristics of multichannel transistors made from densely aligned sub-10 nm half-pitch graphene nanoribbons
KR101220421B1 (ko) 임프린트 기법을 이용한 그래핀 패턴 형성 방법
TWI544645B (zh) 薄膜電晶體及其製備方法
Zhao et al. Large-area, ultrathin metal-oxide semiconductor nanoribbon arrays fabricated by chemical lift-off lithography
KR20140024025A (ko) 탄소나노튜브 랑뮈에-블라제 박막을 사용한 패턴 형성 방법 및 이를 이용한 줄기세포의 성장 및 분화 조절
KR20150117945A (ko) 환원 그래핀 산화물 기반 바이오 센서 및 이를 이용한 바이오 물질 검출 방법
Gorisse et al. Highly organised and dense vertical silicon nanowire arrays grown in porous alumina template on< 100> silicon wafers
Wang et al. Two-dimensional materials as solid-state nanopores for chemical sensing
Yang Lee et al. Integrated devices based on networks of nanotubes and nanowires
CN101320209A (zh) 一种表面导电聚合物图案的制备方法
KR101505471B1 (ko) 나노박막의 전사 및 접착방법
KR101434463B1 (ko) 소프트 리소그래피를 통한 박막 패턴의 제조방법 및 이에 따라 제조된 박막 패턴
Kwon et al. Nanotube-on-graphene heterostructures for three-dimensional nano/bio-interface
KR100822992B1 (ko) 나노선 전계효과 트랜지스터 및 그 제조 방법
KR100590632B1 (ko) 유전영동을 이용한 나노물질의 패터닝방법
KR100975036B1 (ko) 나노선 박막, 그 제조 방법, 그 제조장치 및 이를 포함하는전자소자
KR101029566B1 (ko) 금속박막을 이용한 나노선 트랜지스터의 제조방법 및 이에 의해 제조된 나노선 트랜지스터
Zhang et al. Tunable shrink induced graphene composites for chemical sensors and microfluidics
Zhang Improving the electrical contact property of single-walled carbon nanotube arrays by electrodeposition
KR20110004159A (ko) 대전된 물질을 이용한 1 차원 또는 2 차원 전도성 나노선의 고집적 방법 및 그에 의한 전도성 집적 나노선
WO2019126993A1 (zh) Dna导电薄膜的制备方法及其产品和应用

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
AMND Amendment
E801 Decision on dismissal of amendment
A107 Divisional application of patent