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A study on the applications of nanostructures fabricated by using mass transport phenomena of azobenzene polymer = 아조벤젠고분자의 물질 이동 현상을 이용한 나노구조체 제작과 그 응용에 관한 연구
서명 / 저자 A study on the applications of nanostructures fabricated by using mass transport phenomena of azobenzene polymer = 아조벤젠고분자의 물질 이동 현상을 이용한 나노구조체 제작과 그 응용에 관한 연구 / Sung-Wook Kang.
저자명 Kang, Sung-Wook ; 강성욱
발행사항 [대전 : 한국과학기술원, 2012].
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초록정보

In the last decade, nanotechnology has gained remarkable attention because of new properties and function of matter at the nanoscale. So, there are an increasing interest and demand to fabrication methods of nanostructures. Although many methods to make nanostructures have been proposed, most previous methods usually require complicated and time-consuming techniques. Herein, we demonstrated a much simpler, faster and cheaper method for fabricating nanostructures using self-structuring under one-beam irradiation onto the azobenzene polymer (abbreviated as azopolymer) thin film. One-beam irradiation of the azopolymer thin film leads to the generation of nanodome arrays in hexagonal lattice. The features of nanodome arrays such as modulation height, width gradually increased with the irradiation time. These photoinduced nanodome arrays on azopolymer films are used directly to mold PDMS, and the PDMS molds are then transferred to the UV-photocrosslinkable layer to imprint nanodome arrays. By using this method, we can fabricate moth-eye antireflection coatings. The fabricated moth-eye antireflection coatings show improved transmission (average 3 ~ 4%) in the spectral ranges from 500 nm to 1100 nm at normal incidence. Moreover, we demonstrate plasmonic nanodome arrays which is fabricated by gold deposition onto the nanodome arrays on azopolymer film. The plasmonic arrays can be useful for the surface-enhanced Raman scattering (SERS). We believe that this fabrication method of moth-eye antireflection coatings and SERS substrates was easier and cheaper than any other method and will open path towards practical application of nanostructures.

패턴된 나노구조체를 제작하는데 있어서 보다 작은 크기로 정교하게 만드는 것과 더불어 빠르고 쉬운 과정에 값싸게 제작하는 것은 나노과학에서 큰 관심분야이며 패턴된 나노구조체가 실제 응용분야에 널리 사용되어지기 위한 필수과제이다. 과거 10년 동안 이러한 목표를 달성하기 위하여 많은 제작방법들이 개발되었고, 패턴된 나노구조체 제작에 뛰어난 성능을 보여 주었다. 하지만 여전히 대다수의 방법들이 패턴된 나노구조체 제작에 있어 복잡한 과정과 값비싼 비용이 요구된다. 따라서 본 논문에서는 앞선 단점들을 보완하면서 패턴된 나노구조체를 제작하기 위해 아조벤제 고분자 (아조고분자로 약자)를 사용하였다. 아조고분자는 아조벤젠분자가 공유결합으로 붙여져 있는 고분자로 특유의 광유체화 현상을 가진다. 이 광유체화 현상은 아조고분자의 아조벤젠기가 빛을 받게 되면 나타나는 광이성질화 현상과 이방성 분자 배열에 기인한다. 특히, 아조고분자의 방향성 광유체화 현상은 편광 방향에 평행한 방향으로 고분자를 이동시킬 수 있다. 패턴된 나노구조체 제작에 아조고분자를 사용함으로써 주기적 요철 구조, 2차원 준 결정 구조, 고차나선 격자 구조 등 다양한 형태의 구조를 빠르고 쉬운 과정에 값싸게 제작할 있다. 또한, 아조고분자 박막에 단일 빔을 조사해 주게 되면 고분자의 방향성 광유체화 현상뿐만 아니라 아조벤젠분자의 뭉쳐짐 현상이 유도되어 표면 높이가 랜덤한 패턴된 나노돔 어레이가 형성된다. 본 논문에서는 이 패턴된 나노돔 어레이를 나방 눈 무반사 코팅과 표면 강화 라만 산란을 위한 플라스모닉 나노돔 어레이 기판으로 응용 하였다. 무반사 코팅은 광학 장비 표면에서 일어나는 빛의 반사를 줄이기 위해 널리 사용되는 기술로 나방 눈 구조를 무반사 코팅에 적용함으로써 빛의 반사를 획기적으로 감소시킬 수 있다. 나노돔 어레이 무반사 코팅은 템플릿으로써 아조고분자 박막에 형성된 나노돔 어레이와 소프트 전사 몰딩 기술을 사용하여 제작하였다. 아조고분자 박막에 형성된 나노돔 어레이는 빛의 조사시간을 조절함으로써 나노돔 구조체의 크기를 조절할 수 있으며, 따라서 다양한 크기의 나노돔 어레이 무반사 코팅을 제작할 수 있다. 이렇게 제작된 나노돔 어레이 무반사 코팅의 투과도 측정 결과 나노돔 어레이 구조가 무반사 코팅에 적용됨으로써 투과도가 향상됨을 확인하였으며, 특히 9분 조사 시 형성된 나노돔 어레이를 이용한 무반사 코팅의 경우 500 nm ~ 1100 nm 파장 범위에서 평균 3 ~ 4 % 향상된 투과도를 보여주었다. 또한, 이 패턴된 나노돔 어레이 위에 메탈을 증착함으로써 플라스모닉 나노돔 어레이를 제작 할 수 있었다. 이 플라스모닉 나노돔 어레이는 표면 강화 라만 산란 기판으로 사용 될 수 있으며, 표면 강화 라만 산란은 단분자를 검출하기 위해 사용되는 측정 방법으로 거친 메탈 표면에 분자를 흡착 시켜 메탈 표면에서 나오는 플라즈몬 효과에 의해 강화된 라만 신호를 이용한다. 메탈이 증착된 패턴된 나노돔 어레이는 표면 플라즈몬을 보이며, 특히 24분 조사 시 형성된 나노돔 어레이를 이용한 경우 큰 거칠기로 인해 강한 표면 플라즈몬을 보였다. 따라서 패턴화된 나노돔 어레이에 메탈을 증착함으로써 메탈릭 나노돔 어레이의 표면 플라즈몬에 의한 나노 스케일의 빛 증폭 및 표면 강화 라만 산란으로의 응용가능성을 파악하였다.

서지기타정보

서지기타정보
청구기호 {MEEW 12001
형태사항 iv, 50 p. : 삽도 ; 30 cm
언어 영어
일반주기 저자명의 한글표기 : 강성욱
지도교수의 영문표기 : Jung-Ki Park
지도교수의 한글표기 : 박정기
학위논문 학위논문(석사) - 한국과학기술원 : EEWS대학원,
서지주기 References : p. 44-46
주제 azopolymer
surface relief gratings
moth-eye antireflection coating
plasmonic nanodome arrays
surface-enhanced Raman scattering
아조고분자
표면 요철 격자
나방 눈 무반사 코팅
플라스모닉 나노돔 어레이
표면 강화 라만 산란
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