A liquid crystal(LC) material is an intermediate phase between a solid and a liquid phase. The LCs have some degree of alignment such as a solid and has fluidity as a liquid. The optical and electromagnetic anisotropy of this LC material has been used as a major electronic material in the LC display (LCD) industry since it has very sensitive to the external field. Another noteworthy characteristic based on the anisotropy of such LC material is that it has elasticity maintaining a relatively long-range order in a certain direction. This enables a wide variety of patterns to be implemented in a wide range from a few micrometers to a few tens of nanometers in a large area, quickly and flexibly adapting not only to electromagnetic but also physicochemical environments. Furthermore, by appropriately adjusting the molecular shape, surface, and confinement effect environment, it is very advantageous to realize various patterns in a wide area ranging from a few hundreds to a few tens of nanometers as well as a few micrometers in a large area.
Recently, fluorinated smectic LC molecules (SmLCs) showing sublimation on the liquid crystal, that is, the transition from the liquid crystal to the gas phase, are sublimated during the heat treatment and they are recombined at the same time, they are transferred to the layered structure having different shapes and sizes. In this Ph. D. thesis, we have developed combination lithographic technique of bottom-up and top-down using sublimation and recombination phenomenon of liquid crystal and proposed various applications. In stepwise for the studies, the sublimation property at the molecular level has been studied by synthesis and the self-assembly layered SmLC structure of the micro-nano in a variety of heat-treated environments are analyzed. Based on those investigations, many applications such as the functional nanoparticle assembly, Superhydrophobic coating method, omniphobic coating method, and nano grove template making have been demonstrated.
액정물질이란 고체와 액체상의 중간 상태를 갖는 물질을 일컫는 말로써, 고체와 같이 일부 정렬 도를 갖는 동시에 액체와 같은 유동성을 함께 갖는다. 이 액정물질의 광학적, 전자기적 이방성은 외부장에 대해 매우 민감한 반응성을 갖기 때문에 액정디스플레이 산업(LCD)에 주요 전자 재료로 응용되어왔다. 이러한 액정물질의 이방성을 바탕으로 주목할 만한 또 다른 특성은 특정 방향으로 비교적 긴 거리의 배향질서를 유지하는 탄성을 갖고 있는 점이다. 이는 전자기적뿐만 아니라 물리화학적 환경에서 빠르고 유연하게 적응하여 수 마이크로에서 수십 나노미터까지 넓은 범위에서 다양한 패턴을 대면적에서 구현 할 수 있다. 더 나아가, 분자모양, 표면 및 구속효과 환경을 적절히 조절하면 수 마이크로뿐만 아니라 수백에서 수십 나노미터 수준까지 넓은 범위에서 다양한 패턴을 대면적에서 구현하기 매우 유리한 물질이다.
최근에 발표 된 액정상에서 승화성, 즉 액정상에서 기체상으로의 전이를 보이는 불소계열의 스멬틱(Smectic)액정분자들이 열처리 동안 승화되는 동시에 재조합 되면 다른 형태와 크기를 갖는 층상구조로의 전이를 보고하였다. 본 학위 논문에서는 이런 액정의 승화 및 재조합 현상을 이용해 상향식(bottom up)과 하향식(top down) 혼합 리소그래피를 개발하고 다양한 응용처를 제시하였다. 단계적으로 분자수준에서 승화성에 대한 고찰과 이들의 자기조립(self-assembly) 층상액정구조가 다양한 열처리 환경에서 마이크로-나노의 3차원 구조로 형성되는 것을 분석하고, 이를 바탕으로 기능성 나노입자 조립, 초발수(superhydrophobic) 코팅법, 양발성(omniphobic) 코팅법, 그리고 나노 그루브(groove) 형판(template) 제작과 같은 여러가지 응용처를 보였다.
