Since carbon nanotubes (CNTs) were discovered, there were explosive increases of interest on nanotechnology. (CNTs) were revealed as having some interesting characteristics like mechanical strength stronger than steel, flexibility, thermal and electronic conductivity. With these amazing features, CNTs were expected to be a new material for next generation devices. Unfortunately, CNTs have some critical problems like purification, handling, mass production, separation of CNTs having different electrical property. Numerous researches were surveyed to overcome these problems, and many of them were successful. Within the researches, chemical modification of CNTs was the most fascinating field. Chemically inert CNTs were able to be functionalized with various ways, and the modified CNTs had a chance to have some interesting characteristics. Moreover, integration of CNTs with other molecules like protein, DNA, and polymer were feasible via chemical modification.
We developed a new method for functionalizing sidewalls of carbon nanotubes, where arylazide-based photochemistry was utilized. With the photoreaction of the arylazide moiety, various functionalilities could easily be introduced. In this experiment, we used a biotin-containing arylazide molecule, and the patterns of CNTs were generated by biotin-streptavidin interactions. The reaction is determined by XPS and IR, and the patterns of CNTs were visualized by fluorescence microscopy, and a thin layer of the patterned CNTs was observed in the SEM images.
Iijima교수의 탄소나노튜브 발견 이후로 많은 연구가 진행되었고 그동안 볼 수 없었던 특별한 성질을 지니고 있다는 사실을 알게 되었다. 이러한 탄소나노튜브를 이용하기 위해서 화학적인 기능기 도입 및 다양한 응용분야에 대한 연구 또한 진행되었으며 많은 결과가 보고 되었다. 특히 나노튜브의 화학적인 반응에 대한 연구가 많이 보고 되었으며 다양한 화학적 방법을 통해서 나노튜브로의 기능기 도입이 용이해졌다.
이러한 기능기 도입은 크게 공유결합과 비공유결합을 통한 방법으로 나뉠 수 있다. 이 중 본 연구에서는 공유결합적 도입 방법 중 하나인 광반응을 통한 방법에 대한 연구를 진행하였다. 아릴아자이드기는 자외선에 반응하여 반응성이 강한 라디칼인 니트렌을 형성하게 된다. 이러한 니트렌 라디칼은 탄소나노튜브의 외벽을 공격하여 공유결합을 형성하게 된다. 이렇게 반응이 진행 된 나노튜브는 IR과 XPS 원소분석을 통해서 반응여부를 확인하였고, 좀 더 확실하고 가시적인 확인방법으로 패턴화를 통한 형광의 측정방법을 사용하였다. 유기물질의 비특이적 흡착을 막아주는 pOEGMA 필름을 생성한 금기판 위에 바이오틴을 패턴화 한 뒤 스트렙트아비딘(SA) 처리를 해주면 두 물질간의 특이적 결합력으로 인해서 SA의 패턴이 생성되게 된다. 여기에 바이오틴 기능기가 도입된 나노튜브가 결합하게 되고 형광이 달린 SA를 마지막으로 처리하면 패턴에 따른 형광을 관찰할 수 있었다. 결과에 나타난 형광현미경 사진을 통해서 패턴에 따른 형광을 관찰할 수 있으며 전자현미경 상에서도 패턴의 경계선에 따른 나노튜브의 존재를 관찰할 수 있었다.
