Graphene oxide has received great attention due to its electronic, optical, thermal, mechanical and biomedical properties. Graphene oxide has an extraordinarily large surface area that can adsorb large amounts of aromatic molecules or biomolecules onto its surface. In addition, graphene oxide has a high long-distance fluorescent quenching efficiency with high signal-to-noise ratio. Therefore, graphene oxide can act as an efficient Forster resonance energy transfer acceptor in an optical sensor. These systems provide optically-active behavior, in which the fluorescent signals of dyes switch off under normal conditions, and switch on when the dyes are released from graphene oxide.
Stimuli-responsive polymers show reversible chain conformation changes in response to external stimuli. The integration of stimuli-responsive polymers with fluorescent materials can produce optically active smart materials. Stimuli-responsive polymers can be easily obtained by simple synthetic routes, such as controlled radical polymerization. Therefore, fluorescent and stimuli responsive, polymer-functionalized graphene oxide can provide an elegant path for an ideal sensing platform for chemical and biological applications.
In this thesis, we report an efficient temperature sensing platform based on graphene oxide composites that have been functionalized with a fluorescent, thermally-responsive block copolymer. In addition, we demonstrate the application of such a platform as a real-time on-off switching temperature sensor.
산화 그래핀은 우수한 전기적, 광학적, 열적, 기계적, 의공학적 특성으로 인해 굉장히 주목 받아왔다. 산화 그래핀은 매우 넓은 표면적을 가지며, 이 넓은 표면에 방향족 분자 또는 바이오 분자들을 흡착시킬 수 있다고 알려져 있다. 또한 산화 그래핀은 높은 발광 ㅋㅞㄴ칭 효율을 가져, 높은 signal-to-noise ratio를 보인다. 그러므로 산화 그래핀은 광학 센서에서 효율적인 energy transfer acceptor로서 사용될 수 있다.
자극 감응성 고분자는 외부 자극에 반응하여 가역적인 사슬 형태의 변화를 보인다. 이러한 자극 감응성 고분자를 발광 물질과 함께 사용하면 외부 자극을 감지할 수 있는 스마트 재료가 될 수 있다. 발광성, 자극 감응성 고분자가 functionalized 되어있는 산화 그래핀을 제조하고, 이를 통해 화학적 생물학적 응용인 이상적인 센싱 플렛폼을 만들었다.
본 실험에서는 산화 그래핀을 기반으로 한 효과적인 온도 센싱 플렛폼을 개발하였다. 먼저 여러 온도에 감응할 수 고분자를 합성 하였다. 낮은 임계 용액 온도 (LCST)를 조절하기 위해서 NIPAAm을 기반으로 BMA와 DMAPAAm 단위체를 추가로 합성하여 각각 27 °C, 32 °C, 37°C 의 낮은 임계 용액 온도를 가지는 고분자를 합성할 수 있었다. 이어서 발광하면서 온도에 감응하는 블록공중합체를 합성하였고, 만들어진 고분자는 NMR, UV-VIS, PL, GPC 등을 통해서 분석하였다. 이 고분자들을 산화 그래핀에 붙여 각각의 낮음 임계 용액 온도에 따른 온도 감응 특성을 PL을 통해 확인하였고 이에 따라 넓은 범위에서의 온도 센싱이 가능하다는 것을 확인아였다.
