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박막 고분자블렌드, 조절된 자기조립단분자막 또는 다결정질-그래핀/(PDMS) 표면과 상호작용하는 액정의 배향과 상에 관한 연구

Title
박막 고분자블렌드, 조절된 자기조립단분자막 또는 다결정질-그래핀/(PDMS) 표면과 상호작용하는 액정의 배향과 상에 관한 연구
Authors
손정호
Date Issued
2013
Publisher
포항공과대학교
Abstract
자연계에는 수 많은 종류의 액정상이 존재하며, 생명체 및 비유기체에서도 중요한 역할을 하고 있다. 액정의 방향자는 액정-액정, 액정-표면 그리고 액정-장(場) 간(間)의 상호작용에 의한 에너지의 평형에 의하여 정해지게 된다. 본 논문은 액정의 방향자와 상변화를 광학적으로 관찰하므로서 액정과 표면의 상호작용을 이해하고자 하였다. 3장과 4장에서는, 액정방향자의 편각(偏角)과 방위각(方位角)을 액정을 둘러싸고 있는 표면을 조절하였으며 제어하였으며, 5장에서는 역으로 그래핀 시트에 접속하고 있는 액정의 방향자를 관찰하므로서 그래핀시트의 특성을 짐작해 보았다. 1장은 액정의 탄성력, 질서도, 전기적, 광학적성질과 같은 기본물성과 발견, 배향기제 그리고 액정디스플레이와 같은 간단한 응용에 대하여 자세하게 다루었으며, 자기조립단분자막의 표면도 간단하게 소개하였다. 이 장은 뒤에 오는 장을 읽기전에 액정에 대한 기본 지식을 제공하기 위해서 작성되었다. 표면의 특성을 파악할 수 있는 몇 몇 특이한 실험 방법에 대해서는 2장에 소개하였다. 3장에서는, 고분자블랜드막의 두께가 액정의 선경사각에 어떤 영향을 주는지에 대하여 살펴보았다. 고분자 블랜드이 두께를 바꿈으로서 액정의 편각(偏角)을 제어할 수 있었으며, 이 현상을 고분자 블랜드막의 표면에너지와 연관 지어 설명하였다. 막의 두께를 제어하기 위하여 각기 다른 농도의 수직-, 수평-폴리이미드 전구체 혼합용액 준비하여 유리판에 코팅하였다. 코팅된 블랜드막은 가열하여 이미드화 하였다. 블랜드필름막과 수직배향막의 두께는 이들 막의 표면에너지변화에 영향을 주었으며, 이로 이용하여 선경사각을 5.5°부터 87°도까지 전 영역에 걸쳐 제어할 수 있었다. 이에 반하여 순수한 수평배향막의 두께는 표면에너지에 대하여 독립인자였다. 액정의 방향자를 넓은 면적에 대하여 간단한 공정으로 세밀하게 그리고 원하는 모양으로 배향시키기 위해서, 보다 정교하게 고안된 표면을 4장에서 소개하였다. 간단한 장점을 지니고 있어서 일반적으로 많이 사용되는 “문지르기” 방법과 작은-크기 조절이 장점인 광 배향 방법은 연속적으로 방향을 변경하여 임의모양의 배향이 불가하다. 자기조립단분자막에 의한 임의모양의 배향방법은 아직까지 근본적인 문제점을 가지고 있었다. 또한 앞에 언급한 모든 방법들은 선경사각을 조절하는데 한계가 있다. 이 장에서는 다재 다능한 액정 배향이 가능하도록 하는 두 가지 방법[자체적으로 분자밀도 조절력을 가지는 표면처리방법(SDM)과 표면에 의한 상 분리현상을 이용한 제약 없는 탄성력 안정화 방법(OES)]을 소개하였다. 이러한 방법들을 이용하여 선경사각을 연속적으로 조절가능하고, 균일하면서도 여러 종류로 이루어지며, 결점이 없는 임의의 배향이 가능한 다재 다능한 액정배향을 비 접촉방식으로 만들 수 있음을 보여주었다. 5장에서는, 다결정질-그래핀 표면의 비등방성을 액정배향을 관찰하여 살펴보았다. 또한 그래핀의 나노크기의 틈을 탐지할 수 있는 새로운 방법을 제안하였다. 그래핀막 하부에 위치한 polydimethylsiloxane (PDMS)으로 액정 혼합물 중 크기가 작고 소수성인 분자들이 그래핀의 깨어진 틈을 통하여 흡수됨으로써 네마틱상의 혼합액정이 스메틱상으로 변화게 되다. 이러한 상의 변화를 정량화 함으로서 그래핀의 틈을 정량화 하는 것이 가능하였다. 이러한 간단한 관찰방법은 신축성 있게 펴고 접을 수 있는 전자장치로의 활발한 응용이 진행되고 있는 그래핀의 전기, 기계적 특성을 평가하는데 유용한 방법을 제공할 것으로 보인다.
URI
http://postech.dcollection.net/jsp/common/DcLoOrgPer.jsp?sItemId=000001556723
http://oasis.postech.ac.kr/handle/2014.oak/1762
Article Type
Thesis
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