Living organisms, including marine creatures, develop functional tools such as a thread-like material through intra- and intermolecular interactions of phenolic molecules from liquid-state precursors. These phenolic molecules are predominantly applied to develop functional medical devices owing to their strong adhesive characteristic in underwater. However, it has been overlooked that the molecular structure of the phenol-based polymeric structure composed of the repetitive benzoic moieties is similar to that of graphene having excellent in physicochemical properties. These structural properties can be utilized for developing conductive materials that can substitute graphene, which has difficulty in fabrication. In this thesis, we describe chemically identified phenolic molecules found in insects and plants, and demonstrate graphene-like materials established by the carbonization of the phenolic molecules. The developed materials showed particular optical properties at nanoscale, similar to the graphene, and exhibited excellent mechanical and electrical properties at micro- and macroscale.
바다 생물을 비롯한 여러 유기체들은 페놀계 분자의 화학적 구조에 기인한 분자간 상호작용으로 액체 상태의 전구체 물질로부터 족사와 같은 기능성 도구를 개발한다. 이러한 페놀계 기반 분자들은 수중 접착력이 강력하다는 특징 때문에 주로 의학 재료 개발에 응용되었다. 하지만, 무수히 반복되는 벤젠고리구조로 이루어진 페놀계 고분자의 분자 형태는 물리화학적 특성이 뛰어난 그래핀의 분자구조와 유사하다는 점이 간과되고 있다. 이러한 구조적 특성을 활용하면, 기존 생산 공정 상의 어려움이 있는 그래핀을 대체할 수 있는 새로운 전도성 소재로 사용될 수 있다. 본 학위 논문에서는 곤충과 식물에서 발견된 페놀계 분자들을 규명하고, 밝혀진 페놀계 분자들의 탄화 과정을 통해 그래핀 유사 소재를 개발하였다. 개발된 소재들은 그래핀의 물리화학적 특성과 유사하게 나노 규모에서 특이적 광학 특성을 보였으며, 마이크로 이상의 규모에서 뛰어난 기계적, 전기적 특성을 나타냈다.
