인하대, 미세돌기의 단계적 군집적 자성 자가조립 개발

 

인하대 고분자환경융합공학전공 첨단소재 연구실 (왼쪽부터) 박정은 연구원과 위정재 지도교수 [사진=인하대학교]

인하대학교는 고분자환경융합공학전공의 첨단소재 연구실이 발표한 ‘3차원 미세돌기의 자성 감응 자가조립’에 대한 논문이 미국화학회(ACS, American Chemical Society)에서 발행하는 국제학술지 ‘ACS Nano’(IF = 15.881)에 게재됐다고 10일 밝혔다.
 
논문 ‘미세돌기 어레이의 프로그래머블 단계적 군집적 자성 자가 조립(Programmable Stepwise Collective Magnetic Self-Assembly of Micropillar Arrays)’은 미세돌기의 외부 자성에 의한 자가조립을 순차적으로 제어하는 내용을 담고 있다.
 
미국 로렌스 리버모어 국립연구소의 박세진 박사와 미국 공군연구소의 어거스틴 얼배스 박사가 공저자로 미국 공군연구소의 구자현 박사가 공동 교신저자로 참여했다.

 
기존 연구들은 미세돌기 내 자성 입자들을 배열해 개별 돌기들의 뒤틀림 및 굽힘 액츄에이션을 구현했던 것과 달리 높은 자성 입자농도로 미세돌기의 자화도를 높여 각각의 돌기가 초소형 자석으로 동작하여 군집적으로 돌기들이 모이는 자가조립 액츄에이션을 설계했다.
 

인하대 연구진이 개발한 초소형 자석의 선택적 자가조립 모습 [사진=인하대학교]

미세돌기의 하단이 기판에 고정된 형태로서 반복적이고 재현이 가능한 자가조립을 하며 어레이의 군집크기와 배열성의 재조립이 가능하다.

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외부에서 가하는 자기장을 세게 할수록 하나의 돌기가 둘이 되고 둘이 모여 넷이 되고 넷이 모여 일렬로 연결되는 등의 자가조립이 순차적으로 조절됨을 실험과 시뮬레이션으로 구현하였다.
 
미세돌기 어레이 위에 자가조립 되는 영역과 강한 자성에서도 조립되지 않는 영역을 선택적으로 배치해 자성을 가할 때만 확인할 수 있는 글자 패턴을 만들 수 있다.

또한 미세돌기 상단 부분 간의 간격이 좁아지는 자가조립 방향을 따라 일어나는 액체 퍼짐을 시연해 소수성 표면을 친수성으로 개질하는 등의 다양한 거시적 표면 변화 연구로의 응용이 가능할 것으로 기대된다.
 
논문 1저자로 참여한 박정은 연구원은 “첨단소재 연구실의 형태가변형 소프트 로보틱스 및 액츄에이터가 더욱 발전하여 추후 다양한 산업 현장에서도 사용되기를 기대한다”고 말했다.