Layer-by-Layer Assembly of a PH-Responsive and Electrochromic Thin Film

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Abstract

이 실험은 glasses 에 layer-by-layer assembly로 여러 개의 박막층을 쌓아 그에 따른 변화를 관찰한다. 비교를 위해 여러 glass에 박막층을 다른 개수로 쌓는다.
박막층이 여러 개일 수로 색은 더욱 진해지는데, 초록 빛을 띄는 glass에 염기를 처리하면 푸른 빛을 띄게 된다. Salt 에서 base로 상태가 바뀌기 때문이다. UV/Vis spectroscopy를 이용하여 Absorbance를 측정하면 박막층의 수와 비례하는 결과를 볼 수 있다.
또한 특정 흡광 에서의 결과를 보면 일정하게 증가하는데 이것은 층이 쌓이는 정도가 일정함을 나타낸다. Cyclic voltammetry를 이용한 실험을 통해 산화-환원 상태를 파악할 수 있다.

Introduction

코팅은 표면을 만드는 데 다방면으로 쓰인다. Non-stick Teflon 코팅, 안경, 섬유 등에 사용된다. 얇은 필름 코팅에는 Layer-by-layer assembly가 이용되는데, 두 개 또는 그 이상의 상호보완적인 고분자들의 차례적인 흡착으로 박막을 제조하는 방법이다.
Polyelectrolyte multilayer film은 중간 중간 rinse를 하며 대전된 기질을 polycation과 polyanion에 차례대로 노출시키면서 만들 수 있다.
Multilayer의 힘은 반대로 대전된 polyelectrolyte에 의해서 나타난다. 대전된 기질이 반대로 대전된 polymer 용액에 넣게 되면 polymer가 표면에 분포되며 흡착된 polymer는 기질의 전하를 상쇄하여 표면 전하를 바꾼다.

Rinse step에서 약하게 흡수된 물질들을 없애고 기질을 다시 반대 전하를 띈 용액에 넣는다. 이 과정들의 반복은 spin coating이나 spray coating 같은 진한 coating을 한다.
이 lbl 공정은 박막의 두께, 형태, 기능에 대한 정밀한 조절을 가능하게 한다. 두께와 형태는 용액의 PH와 이온 강도, 층의 수 들을 바꾸면서 nanometer까지도 조절될 수 있다.
Lbl은 또한 비교적 저렴하고 또 용액의 농도가 낮기 때문에 환경 친화적이다.

참고자료

· 김상영, Barrier Characteristics of MMT/PEI Nano-Composite Film Prepared by LBL Method (2012) 홍익대학원
· Study on performance and durability of polyamide-based membranes fabricated by molecular layer-by-layer assembly and interfacial polymerization for desalination / Joung-Eun Gu (2015) 울산 과학 기술대학교
· 고분자전해질의 LbL multilayering 시 pH와 염 농도
· 조건에 따른 섬유의 전기화학적 특성