칼라 및 형광 고분자를 이용한 광미세 가공기술과 광센서 응용에 관한 연구
Photolithography and Photosensor Application of Color and Fluorescent Polymer
- 발행기관 亞洲大學校 大學院
- 지도교수 李碩炫
- 발행년도 2005
- 학위수여년월 2005. 8
- 학위명 박사
- 학과 및 전공 일반대학원 분자과학기술학과
- 본문언어 한국어
초록/요약
페놀프탈레인, 퀴니자린, 페녹시나프타센퀴논 등의 화합물들은 pH 변화나 자외선, 가시광선의 조사 등과 같은 외부 환경의 변화에 따라 색깔이나 형광 방사등과 같은 특성들이 변화한다. 이와 같은 특성들은 다양한 환경 변화들을 감지 할 수 있는 센서로서 활용 가능성을 보여 준다. 이런 환경 변화를 능동적으로 감지, 표시하기 위해서는 t-BOC, 광산발생제 등을 사용하여 화합물의 구조를 변경시키거나 적절한 혼합물을 만들어야만 했다. 또한 안정적인 사용 가능성과 소형 센서로서의 가공성 등도 매우 중요한데 이와 같은 물성 개선을 위해 보다 우수한 물성을 갖고 있는 다른 고분자 와 블렌딩, 공중합 등을 이용하는 것이 매우 유용한 방법이다. 본 연구에서는 각종 물성과 가공 가능성을 높이기 위해 공중합 방법을 택하였다. 즉, 광변색성 화합물을 환경 변화에 반응 가능하도록 기능기를 변화시킨 후 중합 반응이 가능한 단량체로 개량하였다. 이를 물성을 향상시키기 위해 다른 고분자와 공중합을 하였으며 공중합에 사용한 광변색성 화합물은 1 ~ 3가지까지 조성을 변화시켜 공중합체를 만들었다. 공중합 시 광변색성 단량체를 곁가지 사슬에 넣었는데 이는 응답 속도의 향상과 가공성 등에 있어 보다 우수한 특성을 보여 주기 때문이다. 공중합에 있어 광변색성 화합물 단량체를 두가지 이상을 사용한 경우 광환경, 산도 변화에 따른 색상, 형광 등의 변화를 동시에 볼 수도 있었다. 그러나 반응의 어려움, 단량체의 순도 확보 어려움 등으로 해서 고분자 결과물의 중합도를 분자량(Mn) 30,000 이상으로 충분히 올리는데 어려움이 있었고 그 결과 보편적인 고분자 화합물의 양호한 물성을 얻기에는 미흡함이 있었다. 광미세 가공에 있어서는 매우 양호한 결과를 얻을 수 있었는데 선폭 3미크론까지도 무난히 가공 가능하였다.
more초록/요약
The color, and fluorescence of phenolphthalein, quinizarin, phenoxynaphthacene-quinone are very sensitive to the external environmental changes(pH, ultraviolet, visible light), which is indicative of potential application as a sensor to detect the variety of environmental changes. In order to detect the environmental change in an active way it is required to make a chemical modification of the compounds via using the photo-acid generator and protecting t-BOC group. Blending as well as co-polymerization with the high quality of polymer is suitable technique to improve the usability and processibility as a micro-sensor. In this study the processibility and good environmental stability for polymer are achieved via co-polymerization method. The functional group of photo-changeable compound is modified to interact with the external environmental change, thus enabling the monomers to be polymerized either directly or in an indirect co-polymerization with other polymers. Fast response time and good processibility are achieved by co-polymerization with photolabile side chain. And the extent and type of change in color and fluorescence were also simultaneously characterized as a function of acidity and photo-environment variation with co-polymerization based on more than two photolabile monomers. The high molecular weight ( Mn > 30,000) polymer can not be easily obtained due to not only the poor reactivity of co-polymerization but also intrinsic lack of the extremely high purity of monomer, thus resulting a little bit less enough of high quality of polymer. The good results in photo-micro processing of polymer could be achieved to process the fine line width within 3 micron in a satisfactory way.
more목차
목차
요약문 = ⅳ
ABSTRACT = ⅴ
그림 목차 = ⅵ
표 목차 = ⅷ
목차 = ⅸ
Ⅰ. 서론 = 1
Ⅱ. 문헌연구 = 6
Ⅱ.1. 광미세가공기술 = 6
Ⅱ.2. 광미세가공기술을 이용한 칼라 및 형광이미지 기술 = 9
Ⅱ.3. 칼라센서 = 10
Ⅱ.4. 광변색성 화합물 = 12
Ⅲ. 실험 = 19
Ⅲ.1 시약 및 기기 = 19
Ⅲ.2 단량체 t-BMPP의 합성 = 19
Ⅲ.2. 1. mono-Methacrylated Phenolphthalein (PPM)의 합성 = 19
Ⅲ.2. 2. mono-t-BOC-Protected Phenolphthalein Methacrylate(t-BMPP)의 합성 = 21
Ⅲ.3. 단량체 BMQz 의 합성 = 22
Ⅲ.3. 1. mono-t-BOC-Protected Quinizarin (t-BQz )의 합성 = 22
Ⅲ.3. 2. mono-t-BOC-Protected Quinizarin Methacrylate (t-BMQz )의 합성 = 22
Ⅲ.4. 단량체 STNQ 의 합성 = 23
Ⅲ.4. 1. 2-(1-Hydroxy-2-naphthyl)carbonyl)benzoic Acid(NOHBA)의 합성 = 23
Ⅲ.4. 2. 6-Chloro-5,12-naphthacenequinone(CINQ)의 합성 = 23
Ⅲ.4. 3. 6-[(4-Vinylphenyloxy)]-5,12-naphthacenequinone (STNQ)의 합성 = 24
Ⅲ.5. t-BMPP, t-BMQz, STNQ 단량체의 다양한 고분자의 합성 = 24
Ⅲ.5.1. P(t-BMPP/MMA) 고분자의 합성 = 24
Ⅲ.5.2. P(BMQz/MMA/BMPP) 고분자의 합성 = 25
Ⅲ.5.3. P(STNQ/ BMPP) 고분자의 합성 = 26
Ⅲ.5.4. P(STNQ/MMA /BMPP) 고분자의 합성 = 26
Ⅲ.5.5. P(STNQ/MMA/BMQz/BMPP) 고분자의 합성 = 27
Ⅲ.6. Lithography = 28
Ⅳ. 결과 및 고찰 = 29
Ⅳ.1. 단량체 합성의 확인 및 특성 = 29
Ⅳ.1.1. BMPP 단량체 합성의 확인 및 특성 = 29
Ⅳ.1.2. BMQz 단량체 합성의 확인 및 특성 = 34
Ⅳ.1.3. STNQ 단량체 합성의 확인 및 특성 = 35
Ⅳ.2. 고분자 합성의 확인 및 특성 = 39
Ⅳ.2.1. P(BMPP/MMA) 합성의 확인 및 특성 = 39
Ⅳ.2.2. P(BMQz/MMA/BMPP) 합성의 확인 및 특성 = 43
Ⅳ.2.3. P(STNQ/ BMPP) 합성의 확인 및 특성 = 48
Ⅳ.2.4. P(STNQ/MMA /BMPP) 합성의 확인 및 특성 = 51
Ⅳ.2.5. P(STNQ/MMA/BMQz/BMPP) 합성의 확인 및 특성 = 54
Ⅳ.3. 고분자의 광 미세 미세가공 가공 및 센서특성 = 57
Ⅳ.3.1. P(BMPP/MMA) 광 미세가공 및 센서특성 = 57
Ⅳ.3.2. P(BMQz/MMA/BMPP) 광미세가공 및 센서특성 = 64
Ⅳ.3.3. P(STNQ/BMPP) 광미세가공 및 센서특성 = 69
Ⅳ.3.4. P(STNQ/MMA/BMPP)의 이성질화 반응 특성 = 70
Ⅳ.3.5. STNQ 단량체 단량체의 염기효과에 의한 이성질화 반응 특성 = 76
Ⅳ.3.6. STNQ 단량체 단량체의 에너지 전이 반응에 의한 이성질화 반응 특성 = 82
Ⅳ.3.7. P(STNQ/MMA/BMPP) 광미세가공 및 센서 특성 = 94
Ⅴ 결론 = 99
Ⅵ 참고문헌 = 100
