KR20190008404A - 유무기 하이브리드용 유니버셜 분자층을 포함하는 유무기 복합체 및 이의 제조방법 - Google Patents

유무기 하이브리드용 유니버셜 분자층을 포함하는 유무기 복합체 및 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 유무기 하이브리드 복합체(organic-inorganic hybridized complex) 및 이의 구조에 관한 것으로, 더 구체적으로는 서로 간 자발적인 반응이 일어나지 않는 유기물 및 무기물을 분자레벨의 결합층을 매개하여 결합시킴으로써 서로의 물성이 하이브리드되어 새로운 물성 또는 현저한 물성을 나타내는 유무기 하이브리드 복합체를 제조하는 새로운 방법 및 이의 이용에 관한 것이다.

Description

유무기 하이브리드용 유니버셜 분자층을 포함하는 유무기 복합체 및 이의 제조방법{An Organic-Inorganic hybrid Complex comprising a Universal Molecular glue for hybridizing organic-inorganic materials and A Manufacture Method thereof}
본 발명은 유무기 하이브리드 복합체(organic-inorganic hybridized complex) 및 이의 구조에 관한 것으로, 더 구체적으로는 서로 간 자발적인 반응이 일어나지 않는 유기물 및 무기물을 분자레벨의 결합층을 매개하여 결합시킴으로써 서로의 물성이 하이브리드되어 새로운 물성 또는 현저한 물성을 나타내는 유무기 하이브리드 복합체를 제조하는 새로운 방법 및 이의 이용에 관한 것이다.
유기고분자, 무기물, 금속, 목재와 같은 재료에는 여러 가지 종류들이 알려져 있고, 또한 그것들의 물성을 향상시킨 신재료들이 산업적으로 많이 사용되고 있다.
이렇게 물성을 향상시키는 방법의 하나로 이종간 재료의 복합화(hybrid)가 많이 사용되어지고 있다. 예를 들어,가볍고 유연하며, 인성이 있고 성형성이 우수한 유기 고분자(플라스틱)에 내열성, 탄성, 표면 경도, 투명성이 우수한 무기물 필러(filler)를 첨가하거나, 금속 또는 목재표면에 유기고분자를 코팅하는 방법이 알려져 있다. 그러나, 이러한 방법으로 얻어진 복합재료의 특성은 원재료의 특성을 그대로 반영하기 때문에 복합화의 개념보다는 두 물질을 붙여서 합치는 단순히 섞었다는 정도의 개념으로만 이해할 수 있다. 그러므로, 상호 간 화학적 결합을 하지 않는 유/무기 물질의 경우는 단순 혼합체로 물성의 혼성화가 전혀 일어나지 않는 다는 문제점이 존재하였다.
이것에 비해 이종재료, 즉 유기물과 무기물을 분자수준으로 서로 혼합시키면 원재료의 성질과는 전혀 다른 특성을 가진 재료를 만들 수 있다. 이러한 재료를 하이브리드 재료라고 부를 수 있다. 유-무기 혼성소재는 두 성분, 즉 유기 고분자에 무기물질을 혼합함으로써 단일재료에서는 볼 수 없는 시너지 효과를 낼 수 있도록 여러 가지 방법으로 만든 복합재료를 말한다.
이러한 분자수준 혹은 나노수준으로 균일하게 분산된 유-무기 고분자 복합재료가 최근에 주목받는 배경으로는 아래와 같은 이유를 들 수 있다. 우선 나노수준으로 정밀한 분자설계 및 구조제어가 가능하게 되었고, 나노수준 혹은 그 이하의 크기의 분석이 가능한 장치 및 설비가 개발되어 왔으며, 나노수준의 영역에서 에너지 이동 및 광화학 등 흥미로운 특이한 현상이 발견되어 왔다. 또한, 전혀 새로운 재료를 개발하는 것이 아니라, 기존의 복합재료를 분자수준으로 제어하는 기술로 인하여 결과적으로 재료의 성질이 비약적으로 향상될 수 있는 가능성을 나타냈기 때문이다.
지금까지 이러한 유-무기 하이브리드 재료를 제조하기 위해 주로 사용되는 방법은 실란(silane)계와 같은 무기물질을 졸-겔(sol-gel)공정을 통하여 무기 네트워크를 형성,유기 고분자와 하이브리드를 형성시키는 방법이 있다.
졸-겔 방법에 의해 얻어진 하이브리드의 분산상의 크기는 나노 수준이거나 분자 레벨이므로, 계면력이 커서 표면상태가 미세하고, 따라서 투명하고 다양한 성능을 갖는 소재가 얻어진다. 기존의 세라믹 공정은 melt fusion 방식으로 매우 높은 온도를 이용하기 때문에 유-무기 복합체를 만드는데 적합하지 않았고, 유기물과 무기물이 서로 섞이지 않는 경우가 많았다.
그러나, 이러한 방법으로 모든 유기 고분자가 실리카겔과 균일한 나노복합재료를 만들기 어렵고, 졸-겔 반응에 유기 고분자를 함께 이용하여 나노복합 재료를 만드는 경우에는 사용하는 유기 고분자의 종류가 제한되어 있는 문제점이 있다. 즉, 특정 종류의 유기물 및 무기물만을 사용하여 복합체를 형성할 수 있는 한계가 있었기 때문에, 원하는 물성을 가지는 유기물과 무기물을 임의로 선택하여 복합체를 제조하기에는 어려운 점이 많았다.
이에 본 발명자들은, 유기물 및 무기물을 매개층을 이용하여 하이브리드시킬 수 있는, 종류의 제한이 적고 결합시 서로 간 물성의 증폭 또는 혼성화되는 방법을 찾기 위해서 예의 노력한 결과, 유무기 물질 결합을 매개하는 인터페이스층이 전 벌크(bulk) 영역에 영향을 주는 구조가 필요함을 인식하고, 그러한 유무기 하이브리드용 유니버셜 결합층에 대한 1층 또는 2층 분자층 구조 및 이의 기능을 확인하고 본 발명을 완성하였다.
1. 한국 특허 공개 10-2009-0120257 2. 한국 특허 공개 10-2010-0004280 3. 한국 등록 공보 10-0791049 4. 유럽 등록 공보 EP 2634137 5. 미국 공개 공보 US 2013-0004772 6. 미국 등록 공보 US 6384253 7. 일본 공개 공보 JP 2008-231038 8. 일본 공개 공보 JP 2010-526192 9. 한국 공개 공보 10-2011-0128637 10. 일본 공개 공보 JP 2000-073034
1. Y. Chujo and T. Saegusa, Adv. Polym. Sci., 100, 11 (1992). 2. K. Naka and Y. Chujo, Kobunshi High Polymers, 48, 244 (1999). 3. T. Saegusa and Y. Chujo, Makromol. Chem. Macromol. Symp., 51,1 (1991). 4. M. W. Ellsworth and B. M. Novak, J. Am. Chem. Soc., 113, 2756 (1991). 5. R. Tamaki, K. Naka, and Y. Chujo, Polym. J., 30, 60 (1998). 6. R. Tamaki and Y. Chujo, Bull. Chem. Soc. Jpn., 71, 2749 (1998). 7. B. M. Novak, Adv. Mater., 5, 422 (1993). 8. M. W. Ellsworth and B. M. Novak, Chem. Mater., 5, 839 (1993). 9. R. Tamaki, K. Samura, and Y. Chujo, Chem. Commun., 1131 (1998). 10. K. M. Kim, D. K. Keum, and Y. Chujo, Macromolecules, 36, 867(2003). 11. K. M. Kim and Y. Chujo, J. Mater. Chem., 13, 1384 (2003). 12. K. M. Kim and Y. Chujo, J. Polym. Sci. Polym. Chem., 41, 1306 (2003). 13. K. M. Kim, K. Adachi, and Y. Chujo, Polymer, 43, 1171 (2002). 14. K. M. Kim and Y. Chujo, J. Polym. Sci. Polym. Chem., 39, 4035 (2001). 15. K. Naka, H. Itoh, and Y. Chujo, Nano Letters, 2, 1183 (2002). 16. J. D. Lichtenhan, N. Q. Vu, J. A. Carter, J. W. Gilman, and F. J. Feher, Macromolecules, 26, 2141 (1993). 17. K. M. Kim and Y. Chujo, Polym. Bull., 46, 15 (2001). 18. A. Sellinger and R. M. Laine, Macromolecules, 29, 2327 (1996). 19. C. Zhang and R. M. Laine, J. Organomet. Chem., 521, 199 (1996). 20. C. Zhang and R. M. Laine, Chem. Mater., 8, 1592 (1996). 21. F. J. Feher, D. Soulivong, and A. E. Eklund, Chem. Commun., 399 (1998). 22. F. J. Feher, R. Terroba, and J. W. Ziller, Chem. Commun., 2309 (1999). 23. F. J. Feher, R. Terroba, and R. Jin, Chem. Commun., 2513(1999). 24. R. M. Laine, J. Choi, and I. Lee, Adv. Mater., 13, 800 (2001). 25. C. Zhang and R. M. Laine, J. Am. Chem. Soc., 122, 6979 (2000). 26. R. Duchateau, Chem. Rev., 102, 3525 (2002). 27. R. Duchateau, H. C. L. Abbenhuis, R. A. van Santen, A. Meetsma, S. K. H. Thiele, and M. F. H. van Tol, Organometallics, 17, 5663 (1998). 28. R. Duchateau, H. C. L. Abbenhuis, R. A. van Santen, S. K. H. Thiele, and M. F. H. van Tol, Organometallics, 17, 5222 (1998).
본 발명의 주요 목적은 자발적 결합반응이 일어나지 않는 유기물 및 무기물; 및 이들을 하이브리드시키는 결합층을 포함하는 유무기 복합체(organic-inorganic hybridized complex)를 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 상기 유무기 복합체 또는 이를 이용하는 유무기 복합소재를 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 유무기 복합체의 제조방법을 제공하는 데 있다.
상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명은,
자발적 결합반응이 일어나지 않는 유기물 및 무기물; 및 이들을 하이브리드시키는 결합층을 포함하는 유무기 복합체(organic-inorganic hybridized complex)로서,
상기 결합층은 하이드록시기(－OH), 알데히드기(－CHO), 카르복시기(-COOH), 카르보닐기(-CO), 아미노기(－NH2), 니트로기(－NO2), 니트로소기 (－NO), 니트릴기(－CN), 아지드기(-N3), 메르캅토기(-SH), 설파이드기(-S-), 및 술폰기(-SO2)로 구성된 군에서 선택되는 서로 다른 2 이상의 관능기를 가지는 벤젠 또는 사이클로 알켄 화합물의 기본 유닛이 중합되어 형성하는 1층 또는 2층의 분자층으로 이루어져 있고,
상기 유기물 및 무기물은 각각 상기 결합층의 관능기와 화학결합을 형성하며,
상기 유무기 복합체는 상기 유기물이 가지는 파동함수와 상기 무기물이 가지는 파동함수가 합성된 파동함수를 가지는 것을 특징으로 하는 유무기 복합체를 제공한다.
이 때, 상기 유무기 복합체에서는 전자 편재 부위의 파동함수 합성에 의해 상기 분자층 매개의 화학결합이 이루어지고, 전자 비편재 부위의 파동함수 합성에 의해 전자 경로(electron path)가 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 벤젠 또는 사이클로 알켄 화합물의 기본 유닛은 카테콜아민 화합물이 바람직하고, 예를 들어 도파민일 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서는 도파민을 사용하였다.
상기 무기물은 금속, 염류, 세라믹, 탄소, 산화물, 수소화합물, 할로젠화물, 및 금속착물로 구성된 군에서 선택된 물질일 수 있고, 상기 유기물은 고분자 폴리머 또는 생체물질일 수 있다.
특히, 상기 분자층은 3층 이상의 구조를 가지게 되면 상기 유기물이 가지는 파동함수와 상기 무기물이 가지는 파동함수가 제대로 합성되지 않으므로, 바람직하게는 1층 또는 2층, 가장 바람직하게는 1층 구조이다.
한편, 본 발명의 일 구체예로서, 상기 유무기 복합체는
제1 에너지 준위를 가지는 유기물 베이스; 및
상기 유기물 베이스와, 하이드록시기(－OH), 알데히드기(－CHO), 카르복시기(-COOH), 카르보닐기(-CO), 아미노기(－NH2), 니트로기(－NO2), 니트로소기 (－NO), 니트릴기(－CN), 아지드기(-N3), 메르캅토기(-SH), 설파이드기(-S-), 및 술폰기(-SO2)로 구성된 군에서 선택되는 서로 다른 2 이상의 관능기를 가지는 벤젠 또는 사이클로 알켄 화합물의 기본 유닛이 중합되어 형성하는 1층 또는 2층의 분자층을 매개로 화학결합하고 있는 무기물 구조체를 포함하고,
상기 유무기 복합체는 상기 무기물 구조체에 의해 유도된 제2 에너지 준위를 가지며, 상기 제2 에너지 준위는 상기 제1 에너지 준위보다 더 높은 것을 특징으로 하는 유무기 복합체로서 제공될 수 있다.
이 때, 이웃하는 제1 및 제2 무기물 구조체에 의해 유도되는 상기 제2 에너지 준위들을 나타내는 제1 파동함수 및 제2 파동함수는 서로 중첩되어, 상기 분자층을 형성하는 제1 기본 유닛 및 제2 기본 유닛 사이에서 상기 제1 에너지 준위와 상기 제2 에너지 준위에 의해 유도된 제3 에너지 준위를 가지는 부위가 형성된다.
따라서, 이에 의해 상기 유기물 베이스면에 수평한 방향으로 상기 제2 에너지 준위 및 상기 제3 에너지 준위에 의해 전자 경로(electron path)가 형성되므로써 유무기 복합체가 우수한 전기적 물성을 보유할 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 구체예로서,
자발적 결합반응이 일어나지 않는 유기물 및 무기물; 및 이들을 하이브리드시키는 결합층을 포함하는 유무기 복합체(organic-inorganic hybridized complex)로서,
상기 결합층은 하이드록시기(－OH), 알데히드기(－CHO), 카르복시기(-COOH), 카르보닐기(-CO), 아미노기(－NH2), 니트로기(－NO2), 니트로소기 (－NO), 니트릴기(－CN), 아지드기(-N3), 메르캅토기(-SH), 설파이드기(-S-), 및 술폰기(-SO2)로 구성된 군에서 선택되는 서로 다른 2 이상의 관능기를 가지는 벤젠 또는 사이클로 알켄 화합물의 기본 유닛이 중합되어 형성하는 1층 또는 2층의 분자층으로 이루어지고,
상기 유기물 및 무기물은 각각 상기 결합층의 관능기와 화학결합을 형성하며,
N, CN, P, As, Sb, B, Al, Ga, 및 In로 구성된 군에서 선택되는 도핑 물질을 추가로 포함하며,
상기 유무기 복합체는 상기 유기물이 가지는 파동함수, 상기 무기물이 가지는 파동함수 및 상기 도핑 물질이 가지는 파동함수가 합성된 파동함수를 가지는 것을 특징으로 하는 유무기 복합체로서 제공될 수 있다.
이처럼, 본 발명은 서로 자발적 결합을 하지 않는 임의의 유무기 물질을 결합시켜 물성의 증폭 및 혼성화를 가능케하는, 비제한적인 유무기 하이브리드 제조 방법 및 이의 다양한 모든 용도를 제공한다.
본 발명은 임의의 유/무기 물질을 결합시켜 물성의 증폭 및 혼성화 특성을 가지게 하는, 유/무기 하이브리드를 위한 비제한적(유니버셜, universal)한 방법을 제공하여 소재의 혁신을 이루는데 기여할 수 있을 것이다.
즉, 본 발명의 방법으로 제조된 분자수준의 유-무기 고분자 복합재료는 기존의 유기 고분자 또는 무기물이 재료로서 사용되는 분야에 대신 사용되어질 수 있으며, 그 특성은 유기 고분자 혹은 무기물이 단독으로 사용되어진 것과는 전혀 다른 특성을 나타내어 차세대의 신규재료로서 가능성이 무궁무진하다.
도 1은 본 발명의 일 구체예로서 나프탈렌 유기물, 구리 무기물, 도파민 기본 유닛으로 이루어진 결합층 구성을 위한 모델 설계에 관한 것이다.
도 2는 상기 모델 시스템에서의 분자층 갯수에 따른 표면 흡착 에너지를 계산공학으로 도출한 값이다.
도 3은 상기 모델 시스템에서의 분자층 갯수에 따른 밴드 갭 에너지를 계산공학으로 도출한 값이다.
도 4는 상기 모델 시스템에 추가로 CN 물질을 도입한 설계를 나타낸 것이다.
도 5은 CN물질 도입한 경우의 밴드 갭 에너지를 계산하여 도출한 값이다.
도 6은 본 발명의 방법에 따른 유무기 하이브리드 복합 소재의 벌크 물성을 인터페이스 상에서 유무기 혼성화 특성이 네트워크를 형성하고 있는 효과에 대한 모식도이다.
도 7은 본 발명의 방법에 따른 유무기 하이브리드 복합체 중 금속 및 단백질을 이용한 경우 코어-쉘 구조를 활용한 복합소재에 대한 모식도이다.
도 8은 본 발명의 방법에 따른 유무기 하이브리드 복합소재의 용도 중 인공 뼈 대체 소재 및 인공 혈관 소재에 관한 모식도로서 생체물질 복합소재에 대한 용도를 나타낸 그림이다.
"약"이라는 것은 참조 양, 수준, 값, 수, 빈도, 퍼센트, 치수, 크기, 양, 중량 또는 길이에 대해 30, 25, 20, 25, 10, 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2 또는 1% 정도로 변하는 양, 수준, 값, 수, 빈도, 퍼센트, 치수, 크기, 양, 중량 또는 길이를 의미한다.
본 명세서를 통해, 문맥에서 달리 필요하지 않으면, "포함하다" 및 "포함하는"이란 말은 제시된 단계 또는 원소, 또는 단계 또는 원소들의 군을 포함하나, 임의의 다른 단계 또는 원소, 또는 단계 또는 원소들의 군이 배제되지는 않음을 내포하는 것으로 이해하여야 한다.
이하, 본 발명에 대하여 구체적으로 설명한다.
본 발명은 일 관점에서, 유무기 하이브리드 복합체(organic-inorganic hybridized complex) 및 이의 구조에 관한 것이다. 특히, 결합층을 매개하여 이루어지는 유무기 하이브리드 구조에 관한 것이다.
이 때, 상기 유기물 및 무기물은 서로 간 자발적인 반응이 일어나지 않지만, 본 발명의 결합층을 매개하여 결합함으로써 서로의 물성이 하이브리드되어 새로운 물성 또는 현저한 물성을 나타내는 유무기 하이브리드 복합체를 형성한다.
일 구체예로서, 본 발명은
자발적 결합반응이 일어나지 않는 유기물 및 무기물; 및 이들을 하이브리드시키는 결합층을 포함하는 유무기 복합체(organic-inorganic hybridized complex)로서,
상기 결합층은 -OH, -NH2, -SH, -S, -CHO, 및 NO2로 구성된 군에서 선택되는 2이상의 관능기를 가지는 벤젠 또는 사이클로 알켄 화합물의 기본 유닛이 중합되어 형성하는 1층 또는 2층의 분자층으로 이루어져 있고,
상기 유기물 및 무기물은 각각 상기 결합층의 관능기와 화학결합을 형성하며,
상기 유무기 복합체는 상기 유기물이 가지는 파동함수와 상기 무기물이 가지는 파동함수가 합성된 파동함수를 가지는 것을 특징으로 하는 유무기 복합체에 관한 것이다.
본 발명에서 유기물은 종류에 특별한 제한 없이, 목적하는 물성을 가지는 임의의 유기 물질을 선택하여 사용할 수 있다.
예를 들어, 유기 고분자 폴리머 또는 생체물질을 사용할 수 있다.
천연 고분자 화합물 및 그 유도체, 천연 고무, 셀룰로오스, 녹말, 단백질, 니트로셀룰로오스, 아세틸셀룰로오스; 합성 고분자 화합물; 합성 섬유(나일론 등), 합성 수지, 합성 고무; 단백질, 핵산, 다당류 등의 생체를 구성하는 고분자 등을 포함한다.
본 발명에서 무기물 또한 종류에 특별한 제한 없이 목적하는 물성을 가지는 무기물을 임의로 선택하여 사용할 수 있다.
예를 들어, 금속, 염류, 세라믹, 탄소, 산화물, 수소화합물, 할로젠화물, 및 금속착물로 구성된 군에서 선택하여 사용할 수 있다.
상기 금속은 원소주기율표상의 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 란타늄족, 악티늄족, 전이금속, 전이후금속, 준금속류 등으로부터 선택될 수 있다. 바람직하게는 금속 물질로서, 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 란타늄족, 악타늄족 또는 전이금속이다.
구체적인 일례로서는 Ni, Si, Ti, Cr, Mn, Fe, Co, Cu, Sn, In, Pt, Au, Mg 및 이들의 조합 등에서 선택될 수 있다.
특히, 본 발명의 유무기 복합체는 서로 간 자발적인 결합 반응을 하지 않는 유기물 및 무기물을 포함하는 것을 특징으로 한다.
즉, 종래 유무기 하이브리드 복합체로서 용이하게 제조할 수 없었던 유기물과 무기물을 이용하여 하이브리드 복합체 또는 이를 이용하는 복합소재를 제조할 수 있다. 본 발명에 의해 새로운 소재의 창출이 가능한 것이다.
결합층
이를 위하여, 본 발명은 서로 자발적인 결합반응을 하지 않는 유기물 및 무기물을 특정 구조의 결합층을 매개하여 결합시킨다.
상기 결합층은 하이드록시기(－OH), 알데히드기(－CHO), 카르복시기(-COOH), 카르보닐기(-CO), 아미노기(－NH2), 니트로기(－NO2), 니트로소기 (－NO), 니트릴기(－CN), 아지드기(-N3), 메르캅토기(-SH), 설파이드기(-S-), 및 술폰기(-SO2)로 구성된 군에서 선택되는 서로 다른 2 이상의 관능기를 가지는 벤젠 또는 사이클로 알켄 화합물의 기본 유닛이 중합되어 형성하는 1층 또는 2층의 분자층으로 이루어져 있는 것이 가장 바람직하다.
상기 "기본 유닛"이라 함은 화합물을 구성하는 단위가 되는 모노머(momoer, 단위체, 단량체)를 의미하는 것으로, 본 발명에서는 서로 상이한 관능기를 가지는 벤젠 또는 사이클로 알켄 화합물의 모노머를 일컫는다.
이 때, 상기 관능기(작용기, 기능기, 반응기)는 특정 조건하에서 반응성을 지니는 분자 내 한 원자 또는 원자단으로서, 예를 들어, 하이드록시기(－OH), 알데히드기(－CHO), 카르복시기(-COOH), 카르보닐기(-CO), 아미노기(－NH2), 니트로기(－NO2), 니트로소기 (－NO), 니트릴기(－CN), 아지드기(-N3), 메르캅토기(-SH), 설파이드기(-S-), 술폰기(-SO2) 등일 수 있다.
즉, 본 발명에서 기본 유닛은 하이드록시기(－OH), 알데히드기(－CHO), 카르복시기(-COOH), 카르보닐기(-CO), 아미노기(－NH2), 니트로기(－NO2), 니트로소기 (－NO), 니트릴기(－CN), 아지드기(-N3), 메르캅토기(-SH), 설파이드기(-S-), 및 술폰기(-SO2)로 구성된 군에서 선택되는 서로 다른 2 이상의 관능기를 가지는 벤젠 또는 사이클로 알켄 화합물의 모노머를 의미한다.
구체적인 예로서 하기 화합물들로부터 선택될 수 있다.
Figure pat00001
가장 대표적인 화합물로 카테콜아민 화합물을 들 수 있다.
"카테콜아민(Catecholamine)"이란 벤젠 고리의 오쏘(ortho)-그룹으로 하이드록시 그룹 (-OH)을 가지고 파라(para)-그룹으로 다양한 알킬아민을 가지는 단분자를 의미하는 용어로, 이러한 구조체의 다양한 파생물들로서 도파민 (dopamine), 도파민퀴논 (dopamine-quinone), 알파-메틸도파민 (alpha-methyldopamine), 노르에피네프린 (norepinephrine), 에피네프린(epinephrine), 알파-메틸도파 (alphamethyldopa), 드록시도파 (droxidopa), 인돌아민(indolamine), 세로토닌(serotonin) 또는 5-하이드록시도파민 (5-Hydroxydopamine) 등이 카테콜아민에 포함된다. 가장 바람직하게는 도파민 (dopamine)을 사용한다.
"도파민(dopamine)"은 신경 말단에서 분비되는 신경전달물질 중 하나로 인간의 뇌에서 만들어지는 신경호르몬의 절반 정도가 도파민과 관련될 정도로 매우 중요한 물질인데, 홍합의 접착 단백질에서 접착력을 나타내는 중요한 화학적 작용기인 카테콜로 구성된 단분자 물질인 도파민을 이용한 기능성 표면개질 기법이 2007년 발표되었다. 도파민은 카테콜과 아민 작용기를 가지는 분자량 153(Da)의 단분자 물질인데, 바다 속 환경과 동일한 염기성 pH 조건(약 pH 8.5)의 도파민 수용액에 표면 개질하고자 하는 물질을 넣었다가 일정 시간 뒤에 꺼내면 카테콜의 산화에 의해 물질의 표면에서 폴리도파민(polydopamine, pDA)(화학식 1) 코팅층이 형성되는 것으로 알려져 있다.
[화학식 1]
Figure pat00002
상기 화학식 1에서 R1, R2, R3, R4 및 R5 중 적어도 어느 하나는 각각 티올, 제1 아민(primary amine), 제2 아민(secondary amine), 니트릴(nitrile), 알데하이드(aldehyde), 이미다졸(imidazole), 아자이드(azide), 할로겐화물(halide), 폴리헥사메틸렌 디티오카보네이트(polyhexamethylene dithiocarbonate), 하이드록실(hydroxyl), 카르복실산(carboxylic acid), 카르복실에스터(carboxylic ester) 또는 카로복사미드(carboxamide)로 구성된 군에서 선택된 1종이며, 나머지 R1, R2, R3, R4 및 R5는 수소이다.
본 발명의 일 실시예에서도 계산 공학을 이용한 시뮬레이션 모델에 있어서 상기 도파민을 결합층 구성의 기본 유닛 화합물로 사용하였다.
또한, 본 발명에서 "1층 또는 2층의 분자층"이라 함은 상기 설명한 기본 유닛들이 중합반응(polymerization)을 통해 형성된 1층(single layer) 또는 2층(double layer)의 분자 레벨에서의 층상 구조를 의미하며, 서로 자발적 결합반응이 없는 유기물과 무기물을 결합시키기 위한 매개층으로 기능한다.
본 발명의 결합층은 크게 두 가지 기능을 가지게 되는데, 이는 (i) 상기 유기물 및 무기물 간 결합을 매개하는 앵커(anchor)로서의 기능 및 (ii) 상기 유기물 및 무기물이 가지는 물성/특성을 각각에 전달하여(transfer) 물성 간 혼성화(하이브리드화, hybridazation)하는 트랜스퍼 기능이다.
특히, 흥미로운 점은 상기 분자층은 3층 이상을 형성하면 상기 결합층의 기능을 나타내지 않는다는 점이다.
(i)의 기능은 상기 분자층을 형성하는 기본 유닛이 가지는 상이한 관능기가 유기물 및 무기물에 각각 화학적으로 결합함으로써 서로 간 자발적인 반응이 없는 유기물과 무기물을 결합시키는 기능이다. 구체적인 일 예로서, 유기물인 고분자 폴리머 또는 생체물질에 대해 -NH2 관능기에 의해, 무기물인 금속 등에 대해 -OH 관능기에 의해 화학결합한다.
본 발명의 일 실시예에서도 1층 또는 2층의 분자층으로 이루어진 결합층에서는 표면 흡착 에너지가 높지만 3층 이상의 분자층에서는 결합력이 현저히 떨어지는 것을 확인하였다.
(ii)의 기능은 유기물이 가지는 제1 파동함수와 상기 무기물이 가지는 제2 파동함수가 합성된 새로운 제3의 파동함수를 가지게 하는 기능이다.
파동 함수(wavefunction)는 양자역학에서 물질입자인 전자 ·양성자 ·중성자 등의 상태를 나타내는 양을 말하며 입자의 파동성과 입자성을 통일적으로 표현하는 양으로 보통 공간좌표 x의 함수 ψ(x)라는 형식으로 표시되며, E.슈뢰딩거의 파동방정식에 의해 얻어진다. 즉, 모든 물질은 그 고유의 파동함수를 가진다.
본 발명에서는, 유기물 및 무기물이 가지는 각각의 파동함수가 본 발명의 결합층이 매개되어도 서로 간 합성됨으로써, 제조되는 유무기 복합체가 제3의 파동함수를 가진다. 즉, 새로운 물성 또는 현저한 물성을 보유하게 된다.
본 발명의 일 실시예에서는 전자 파동함수의 합성 효과를 계산 공학적으로 보여주었다. 1층 또는 2층의 분자층으로 결합된 경우, 금속으로부터 유도된 상태(metal-induced state)가 형성되어 결합층 내의 인터페이스에 전자가 고르게 분포하게 됨으로써 유무기 복합체가 전체적으로 전기 전도성을 가질 수 있는 새로운 물성을 나타내었다. 그러나 3층 이상의 분자층의 경우에는 결합층 내의 인터페이스에 전자가 고르게 분포되지 않았다. 즉, 밴드 갭 에너지가 현저히 높아짐을 확인하였다.
이러한 상기 분자층에 대해서, 유무기 물질의 종류의 제한없이, 유니버셜(Universal)하게 결합시킬 수 있는 접착성 물질(Glue)로서 물성의 증폭 또는 혼성화(property amplification/hybridization)되도록 분자 레벨(Molecular Level)로 상호간 결합을 시키는 물질이라는 기능적 의미를 함유하여 "Universal Molecular Glue(UMG)"로 명명하였다
즉, 상기 UMG에 의해 매개되는 유무기 하이브리드 구조체에서, 인터페이스(interface) 층이 유/무기 벌크 전역에 걸쳐 네트워크을 형성하여 전체적인 벌크 수준(Bulk level)에서도 물성의 혼성화(property amplification)을 갖게 하는 것이다(도 6).
한편, 상기 (i) 기능 및 (ii) 기능은 전자의 편재도의 관점에서 설명될 수 도 있다.
구체적으로, 전자 편재 부위(electron-localized site)의 파동함수 합성에 의해 상기 분자층 매개의 화학결합이 이루어지고, 즉, 앵커 기능이 발휘되고; 전자 비편재 부위(electron-delocalized site)의 파동함수 합성에 의해 전자 경로(electron path)가 형성되는, 즉, 전자의 고른 분포를 이끌어내는 트랜스퍼 기능 이 발휘되는 것으로 설명할 수 있다.
이처럼, 종래 서로 결합시키기 어려웠던 유기물 및 무기물이라고 하더라도 본 발명의 '서로 다른 2 이상의 관능기를 가지는 벤젠 또는 사이클로 알켄 화합물의 기본 유닛이 중합되어 형성하는 1층 또는 2층의 분자층'의 결합층에 의해 서로 하이브리드시킴으로써 새로운 물성을 나타내는 유무기 복합체를 제조할 수 있게 된다(도 6).
다른 구체예로, 본 발명의 유무기 복합체는
제1 에너지 준위를 가지는 유기물 베이스; 및
상기 유기물 베이스와, 하이드록시기(－OH), 알데히드기(－CHO), 카르복시기(-COOH), 카르보닐기(-CO), 아미노기(－NH2), 니트로기(－NO2), 니트로소기 (－NO), 니트릴기(－CN), 아지드기(-N3), 메르캅토기(-SH), 설파이드기(-S-), 및 술폰기(-SO2)로 구성된 군에서 선택되는 서로 다른 2 이상의 관능기를 가지는 벤젠 또는 사이클로 알켄 화합물의 기본 유닛이 중합되어 형성하는 1층 또는 2층의 분자층을 매개로 화학결합하고 있는 무기물 구조체를 포함하고,
상기 유무기 복합체는 상기 무기물 구조체에 의해 유도된 제2 에너지 준위를 가지며, 상기 제2 에너지 준위는 상기 제1 에너지 준위보다 더 높은 것을 특징으로 한다.
상기 무기물 구조체 또는 무기물 입자는 금속-유도된 상태(metal-induced state) 또는 이에 의해 생기는 파동함수가 연속적으로 생길 수 있는 밀도로 배열되어 있는 것이 바람직하다.
이 때, 이웃하는 제1 및 제2 무기물 구조체에 의해 유도되는 상기 제2 에너지 준위들을 나타내는 제1 파동함수 및 제2 파동함수는 서로 중첩되어, 상기 분자층을 형성하는 제1 기본 유닛 및 제2 기본 유닛 사이에서 상기 제1 에너지 준위와 상기 제2 에너지 준위에 의해 유도된 제3 에너지 준위를 가지는 부위가 형성한다.
그리고 상기 유기물 베이스 면에 수평한 방향으로 상기 제2 에너지 준위 및 상기 제3 에너지 준위에 의해 전자 경로(electron path)가 형성되어 결과적으로 유무기 복합체가 전기 전도성을 가질 수 있게 된다.
또 다른 구체예로, 본 발명의 유무기 복합체는
무기물 베이스(벌크);
상기 무기물 베이스와, 하이드록시기(－OH), 알데히드기(－CHO), 카르복시기(-COOH), 카르보닐기(-CO), 아미노기(－NH2), 니트로기(－NO2), 니트로소기 (－NO), 니트릴기(－CN), 아지드기(-N3), 메르캅토기(-SH), 설파이드기(-S-), 및 술폰기(-SO2)로 구성된 군에서 선택되는 서로 다른 2 이상의 관능기를 가지는 벤젠 또는 사이클로 알켄 화합물의 기본 유닛이 중합되어 형성하는 1층 또는 2층의 분자층을 매개로 화학결합하고 있는 유기물층을 포함하고,
상기 유기물층은 제1 에너지 준위를 가지며,
상기 유무기 복합소재는 상기 무기물 베이스에 의해 유도된 제2 에너지 준위를 가지며, 상기 제2 에너지 준위는 상기 제1 에너지 준위보다 더 높은 것을 특징으로 한다.
이 때, 상기 무기물 베이스와 상기 유기물층 사이의 전자 경로가 상기 제2 에너지 준위에 의해 형성된다.
본 발명의 유무기 복합체는 추가로 도핑 물질을 더 포함할 수 있다.
도핑 물질은 전기적 성질에 영향을 미치는 불순물로서, 유무기 복합체의 물성을 더욱 향상시킬 수 있다.
불순물에 따라 N형 또는 P형으로 나눌 수 있고, 물질에 운반자 역할을 할 전자를 많이 만들기 위해서(N형) 또는 양공을 많이 만들기 위해서(P형), 비제한적으로 당업자가 공지된 임의의 도펀트(도핑 물질)를 선택하여 이용할 수 있다. 예를 들어, N, CN, P, As, Sb, B, Al, Ga, In 등이 있다.
사용하는 도핑 물질, 목적하는 물성 등을 고려하여 당업자가 적절하게, 공지의 방법을 이용하여 유기물, 무기물 또는 결합층을 이루는 화합물에 선택적으로 도핑할 수 있음은 자명할 것이다.
그러므로, 또 다른 구체예로서 본 발명은
자발적 결합반응이 일어나지 않는 유기물 및 무기물; 및 이들을 하이브리드시키는 결합층을 포함하는 유무기 복합체(organic-inorganic hybridized complex)로서,
상기 결합층은 -OH, -NH2, -SH, -S, -CHO, 및 NO2로 구성된 군에서 선택되는 2이상의 관능기를 가지는 벤젠 또는 사이클로 알켄 화합물의 기본 유닛이 중합되어 형성하는 1층 또는 2층의 분자층으로 이루어지고,
상기 유기물 및 무기물은 각각 상기 결합층의 관능기와 화학결합을 형성하며,
N, CN, P, As, Sb, B, Al, Ga, 및 In로 구성된 군에서 선택되는 도핑 물질을 추가로 포함하며,
상기 유무기 복합체는 상기 유기물이 가지는 파동함수, 상기 무기물이 가지는 파동함수 및 상기 도핑 물질이 가지는 파동함수가 합성된 파동함수를 가지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에서는 나프탈렌 유기물에 CN을 도입하여(도 4) 결합층 내 인터페이스 상 전자가 더더욱 고르게 분포시킬 수 있음을 확인하였다. 즉, 전하이동이 가능한 에너지값을 상당히 낮출 수 있었다.
또한, 본 발명은 다른 관점에서 상기 설명한 유무기 복합체 또는 이를 이용하는 유무기 하이브리드 (복합)소재에 관한 것이다.
"유무기 하이브리드 소재(Hybrid Materials)" 또는 "유무기 복합소재"는 하이브리드 기능성을 갖는 소재로서, 이를 구현하기 위하여 이종 물질간(세라믹, 금속, 고분자, 나노재료)의 화학적 결합, 미세조직(결정질/비정질/기공), 미세구조 크기(마이크로/나노/마크로 스케일), 소재 제조공정(플라즈마, 레이저, 전기장, 초음파 등의 외장인가) 간의 상호 유기적 하이브리드화(Designed Hybridization)를 시킴으로써, 기존에 없었던 새로운 미세복합구조의 창출과 이에 따른 신기능 및 고기능을 갖게 되는 소재를 의미한다. 본 명세서에서는 하이브리드 복합체, 하이브리드 소재 등의 용어를 혼용하여 사용한다.
본 발명의 유ㆍ무기 하이브리드 소재는 유기성분과 무기성분을 새로운 방법으로 결합함으로써 전기전도성, 흡착성, 투명성, 이온전도성, 공정특성 등 여러 특성들을 동시에 보여줄 수 있는 소재이다.
기존의 복합 재료의 물성이 단순혼합법칙을 따르는 것에 반하여 본 발명의 구조에 따르는 유ㆍ무기 하이브리드 복합체를 이용하는 소재는 획기적인 새로운 물성과 시너지 효과를 기대할 수 있다. 즉, 본 발명의 유무기 하이브리드 구조체를 이용하는 하이브리드 소재는 기존의 복합소재가 가지고 있는 물성의 한계를 극복할 수 있는 차세대 신소재라고 정의할 수 있다.
본 발명은 유ㆍ무기 하이브리드 구조를 분자레벨에서 구조를 제어함으로써 용도 맞춤 기능성 및 구조를 소재에 부여할 수 있고, 이를 통하여 유ㆍ무기 도메인의 크기, 위치, 조성이 제어된 유ㆍ무기 하이브리드 신소재 또는 선단소재를 제조할 수 있다.
특히, 유ㆍ무기 하이브리드화를 진행할 때, 종래 이용하기 어려웠던 유기물 및 무기물의 하이브리드가 가능하므로 보다 다양한 특성을 지닌 유ㆍ무기 하이브리드 소재를 제조할 수 있다
즉, 소재의 특성에 필요한 기능성을 가지는 유기물과 무기물의 비제한적 선택이 가능하고, 기능성기의 위치, 화학적 조성, 구조가 분자레벨에서 제어될 수 있으므로, 이를 이용하는 유무기 하이브리드 소재들은 전자, 정보통신, 바이오, 에너지, 환경, 연료, 의료, 우주 분야 등 여러 분야에서 응용이 가능하다. 예를 들어, 액정표시체용 실리카 스페이서, 투명도전막, 강유전체박막, 압전 MEMS용 PZT박막 등의 광ㆍ전자기능 분야, 연료전지용 수소저장매체, 유ㆍ무기 하이브리드형 연료전지용 고분자전해질 등의 에너지분야, 생체적합성 소재(도 7), 인공세포막, 골수복재료(도 8), 생체물질의 포괄고정화용 실리카, DNA칩/단백질칩/LOC(Labs. On Chip) 등의 생체기능분야 등 매우 광범위한 분야에서 응용될 수 있다.
본 발명의 유무기 복합체 및 이를 이용하는 복합소재는 액상(Liquid Phase) 합성 공정 또는 기상(Gas Phase) 합성 공정을 이용하여 제조할 수 있다.
예를 들어, 액상(Liquid Phase) 합성 공정을 주 기반으로 한 바이오 복합소재를 개발할 수 있다. 1층 또는 2층의 분자층의 결합층을 적용하는 공정 기술을 liquid phase (sol-gel 기술)기반으로 이용하여, 나노 무기물이 상기 결합층으로 바이오소재, 즉 생체물질과 코어-쉘 구조를 이루는 나노구조체를 합성하여 3D 프린터로 인체 친화적 복합소재를 제조할 수 있다.
다른 예로서, Gas Phase 합성 공정을 주 기반으로 한 금속성 폴리머(Metallic Polymer) 소재를 개발할 수 있다.
상기 층 또는 2층의 분자층의 결합층을, 기본 유닛 화합물을 플라즈마 공정을 이용하여 중합하는 방법으로 형성하고, 다양한 roughness를 갖는 3차원 유기고분자 입자에 분자 레벨로 균일(uniform)하게 증착하는 공정을 개발하여, 고분자에 메탈, 탄소 등의 나노입자를 결합시켜서, 전도성 인터페이스가 고분자 벌크(bulk)에 네트워크를 형성하는 금속성 폴리머 소재를 제조할 수 있다.
이처럼, 본 발명은 상호간 화학결합을 하지 않는 임의의 유/무기 물질을 결합시켜 물성의 증폭 및 혼성화(property amplification/hybridization) 특성을 가지게 하는, 유/무기 하이브리드를 위한 비제한적(유니버셜, universal)한 방법을 제공함으로써 소재의 혁신을 이루는데 기여할 수 있을 것이다.
실시예
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 예시하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것으로 해석되지 않는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명할 것이다.
달리 정의되지 않는 한, 본원에서 사용된 모든 기술적 및 과학적 용어는 본 발명이 속하는 분야의 당업자가 통상적으로 이해하는 것과 동일한 의미를 갖는다. 본원에 기술된 것들과 유사하거나 등가인 임의의 방법 및 재료가 본 발명을 테스트하기 위한 실행에서 사용될 수 있지만, 바람직한 재료 및 방법이 본원에서 기술된다.
재료 및 방법
무기물로서 구리, 유기물로서 나프탈렌, 결합층을 이루는 기본 유닛으로 도파민을 이용하고(도 1) 계산 공학법을 사용하여 유무기 하이브리드 복합체에 있어서 표면 흡착 에너지 및 밴드 갭 에너지를 계산하여 도출하였다
실시예 1 : 결합층의 층상구조에 따른 계산결과
상기 결합층의 구조에 있어서, 1층, 2층, 3층 및 4층 구조의 도파민 분자층을 설계하여 각각의 에너지 값을 계산하였다.
그 결과를 도 2 및 도 3에 도시하였다
.
결합력을 알 수 있는 표면 흡착 에너지에 대해서, 도 2에 나타낸 바와 같이,
1층 구조의 결합층의 경우, 표면 흡착 에너지는 9.72 kcal/mol이었고, 2층 구조의 결합층의 경우는 6.67 kcal/mol이었다. 그러나 3층 구조의 결합층인 경우에는 0.67 kcal/mol로 표면 흡착 에너지가 현격히 낮아졌다.
이를 통해서, 실용적인 복합체를 형성할 수 있을 정도로 강한 결합력을 가질 수 있는 유무기 복합체를 제조하기 위해서는 1층 또는 2층의 분자층으로 결합층을 설계해야함을 알 수 있었다.
밴드 갭 에너지에 대해서, 도 3에 나타낸 바와 같이,
1층 구조의 결합층의 경우, 금속-결합층-유기고분자에 걸쳐 전자분포가 가능한 에너지는 1.78 eV 이었고, 2층 구조의 결합층의 경우는 2.57 eV 이었다. 그러나 3층 및 4층 구조의 결합층인 경우에는 높은 에너지 상태에서도 전하 이동이 가능한 파동 함수를 가지는 구조가 확인되지 않았다.
이를 통해서, 전기 전도성을 갖는 유무기 복합체를 제조하기 위해서는 1층 또는 2층의 분자층으로 결합층을 설계해야함을 알 수 있었다.
실시예 2 : 도핑 물질을 포함하는 경우
본 발명자들은 추가로 나프탈렌 유기물에 CN을 도입하고 결합층을 형성하는 도파민 화합물에서 C-C 결합을 C=C 결합으로 대체하여(도 4) 밴드 갭 에너지를 계산하여 도출하였다.
그 결과 도 5에 도시한 바와 같이, 결합층 내 인터페이스 상 전자가 더더욱 고르게 분포시킬 수 있음을 확인하였다. 즉, 전하이동이 가능한 에너지값을 상당히 낮출 수 있었다.
이를 통해서, CN 도핑 물질을 도입함으로써 전기적 성질을 더욱 향상시킬 수있음을 알 수 있었다.

Claims (7)

  1. 자발적 결합반응이 일어나지 않는 유기물 및 무기물; 및 이들을 하이브리드 시키는 분자층을 포함하는 유무기 복합체(organic-inorganic hybridized complex)로서,
    상기 유무기 복합체는
    제1 에너지 준위를 가지는 유기물 베이스; 및
    상기 유기물 베이스와, 하이드록시기(－OH), 알데히드기(－CHO), 카르복시기(-COOH), 카르보닐기(-CO), 아미노기(－NH2), 니트로기(－NO2), 니트로소기 (－NO), 니트릴기(－CN), 아지드기(-N3), 메르캅토기(-SH), 설파이드기(-S-), 및 술폰기(-SO2)로 구성된 군에서 선택되는 서로 다른 2 이상의 관능기를 가지는 벤젠 또는 사이클로 알켄 화합물의 기본 유닛이 중합되어 형성하는 1층 또는 2층의 분자층을 매개로 화학결합하고 있는 무기물 구조체를 포함하고,
    상기 유무기 복합체는 상기 무기물에 의해 유도된 제2 에너지 준위를 가지며, 상기 제2 에너지 준위는 상기 제1 에너지 준위보다 더 높은 것을 특징으로 하며,
    상기 유무기 복합체는 상기 유기물이 가지는 파동함수와 상기 무기물이 가지는 파동함수가 합성된 파동함수를 가지는 유무기 복합체.
  2. 제1항에 있어서,
    전자 편재 부위의 파동함수 합성에 의해 상기 분자층 매개의 화학결합이 이루어지고, 전자 비편재 부위의 파동함수 합성에 의해 전자 경로(electron path)가 형성되는 것을 특징으로 하는 유무기 복합체.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 벤젠 또는 사이클로 알켄 화합물의 기본 유닛은 카테콜아민 화합물인 것을 특징으로 하는 유무기 복합체.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 무기물은 금속, 염류, 세라믹, 탄소, 산화물, 수소화합물, 할로젠화물, 및 금속착물로 구성된 군에서 선택된 물질이고, 상기 유기물은 고분자 폴리머 또는 생체물질인 것을 특징으로 하는 유무기 복합체.
  5. 제1항에 있어서,
    이웃하는 제1 및 제2 무기물 구조체에 의해 유도되는 상기 제2 에너지 준위들을 나타내는 제1 파동함수 및 제2 파동함수는 서로 중첩되어, 상기 분자층을 형성하는 제1 기본 유닛 및 제2 기본 유닛 사이에서 상기 제1 에너지 준위와 상기 제2 에너지 준위에 의해 유도된 제3 에너지 준위를 가지는 부위가 형성되는 것을 특징으로 하는 유무기 복합체.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 유기물 베이스면에 수평한 방향으로 상기 제2 에너지 준위 및 상기 제3에너지 준위에 의해 전자 경로(electron path)가 형성되는 것을 특징으로 하는 유무기 복합체.
  7. 자발적 결합반응이 일어나지 않는 유기물 및 무기물; 및 이들을 하이브리드 시키는 분자층을 포함하는 유무기 복합체(organic-inorganic hybridized complex)로서,
    상기 유무기 복합체는
    제1 에너지 준위를 가지는 유기물 베이스; 및
    상기 유기물 베이스와, 하이드록시기(－OH), 알데히드기(－CHO), 카르복시기(-COOH), 카르보닐기(-CO), 아미노기(－NH2), 니트로기(－NO2), 니트로소기 (－NO), 니트릴기(－CN), 아지드기(-N3), 메르캅토기(-SH), 설파이드기(-S-), 및 술폰기(-SO2)로 구성된 군에서 선택되는 서로 다른 2 이상의 관능기를 가지는 벤젠 또는 사이클로 알켄 화합물의 기본 유닛이 중합되어 형성하는 1층 또는 2층의 분자층을 매개로 화학결합하고 있는 무기물 구조체를 포함하고,
    N, CN, P, As, Sb, B, Al, Ga, 및 In로 구성된 군에서 선택되는 도핑 물질을 추가로 포함하며,
    상기 유무기 복합체는 상기 무기물에 의해 유도된 제2 에너지 준위를 가지며, 상기 제2 에너지 준위는 상기 제1 에너지 준위보다 더 높은 것을 특징으로 하며,
    상기 유무기 복합체는 상기 유기물이 가지는 파동함수와 상기 무기물이 가지는 파동함수가 합성된 파동함수를 가지는 유무기 복합체.
KR1020190005410A 2019-01-15 2019-01-15 유무기 하이브리드용 유니버셜 분자층을 포함하는 유무기 복합체 및 이의 제조방법 KR102030955B1 (ko)

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