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싸이오유레아 기반 음이온 감응형 소프트 엑추에이터

  • POSTED DATE : 2019-08-26
  • WRITER : 화학과
  • HIT : 86
  • Research Areas : Polymer Chemistry
  • Researcher : 송창식 교수 · 하성균 연구원

싸이오유레아의 선택적 음이온 감응을 이용한 소프트 젤의 부피변화 메커니즘 규명


 본 연구진은 싸이오유레아 젤을 이용하여 음이온 감응을 통한 색변화 및 크기변화가 나타나는 특성을 이용해 엑추에이터를 구현하고 음이온의 작용 기작 메커니즘을 규명하여 국제 학술지 ‘Chemistry of Materials(IF=10.159, 재료 과학분야 JCR 상위 7.50 % 저널)’에 2019년 7월 10일 자로 온라인 게재하였다.


 음이온 배위 화학은 생물 및 산업 공정과 환경 완화 문제에서 굉장히 중요한 역할을 하고있으며, 현재 활발한 연구가 진행되고있다. 본 연구에서 활용된 싸이오유레아는 수소결합을 이용한 음이온 결합특성이 널리 알려져 있지만, 이를 공유결합을 이용한 고분자 네트워크 젤로 구현하고 음이온 감응형 엑추에이터로 구현하여 연구사례는 거의 없다. 본 연구에서 손쉬운 유기 솔-젤 합성을 이용해 싸이오우레아 기반의 다양한 소프트 젤 형태(Bulk, Film, Nanogel)로 제조했으며, 선택적인 음이온 반응에 따라 색변화 및 부피변화가 나타남을 확인했다. 색변화의 경우, 음이온의 염기성에 따라 탈수소화반응에 의한 색변화가 나타남을 확인하였으며, 부피변화의 경우 음이온의 염기성과 용매화 에너지, 삼투효과에 따라 호프마이스터(Hofmeister) 효과와 유사한 기작으로 젤의 크기변화가 나타나는 것을 규명했다. 이는 싸이오유레아 젤이 특정 음이온에 반응하여 유기 용매상에서 음이온의 기작을 규명하여 큰 의미를 가지며, On/Off형 멤브레인 채널 또는 인공 근육 등의 어플리케이션으로 잠재적 활용 가능성을 보여주었다.


그림 1. a) 염기성 및 용매화에 따른 음이온의 분류. b) 음이온 종류에 따른 싸이오유레아 젤의 부피변화 메커니즘. c) 탈수소화 반응 유무에 따른 부피변화.

논문명: Anion-Responsive Thiourea-Based Gel Actuator

https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acs.chemmater.9b01715