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본 연구는 무기 실리카 껍질(shell)과 유기 고분자 코어(core)로 구성된 매우 균일한 유-무기 복합체 입자 제조의 방법에 관한것이다. 먼저, 미세유체 기술을 이용하여 균일한 크기를 지니는 유기 고분자 코어 입자를 제조하였다. 코어 입자의 제조 과정에서 코어 입자의 제조 과정에서 광 경화성 유기 물질이 포함된 분산상과 연속상의 유속을 독립적으로 제어함으로써 균일한액적을 형성하였다. 액적이 형성됨과 동시에, 미세유체 채널의 말단에서 자외선 조사에 의해 액적이 광중합 되어 코어 입자로형성된다. 더불어, 폴리알릴아민 하이드로클로라이드(polyallylamine hydrochloride, PAH)와 인산 이온(phosphate ion)으로구성된 나노 복합체는 최적화된 pH 조건에서 수소결합과 정전기적 인력 같은 강력한 상호작용을 통해 코어 입자에 코팅된다. 폴리아민 나노 복합체에 존재하는 PAH 주쇄의 아민 그룹들은 규산(silicic acid)의 축합(condensation) 반응을 촉매하여, 코어입자 표면의 실리카 나노입자 성장을 시킬 수 있었다. 따라서, 본 방법을 통해 유기 코어에 무기 실리카 나노입자로 코팅된 유-무기 복합체 입자를 제조할 수 있었다. 최종적으로, 본 연구에서 제시한 방법은 보다 온화하며 환경친화적인 조건 하에서 단시간 내에 유-무기 복합체 입자를 합성할 수 있으며, 다양한 모양과 크기를 갖는 코어 입자에 적용되어 넓게 활용될 수 있다.
This study demonstrates a new method for the synthesis of organic-inorganic hybrid particles composed of aninorganic silica shell and organic core particles. The organic core particles are prepared with a uniform size using droplet-basedmicrofluidic technology. In the process of preparing the organic core particles, uniform droplets are generated by independentlycontrolling the flow rates of the dispersed phase containing photocurable resins and the continuous phase. After the generation ofdroplets in a microfluidic device, the droplets are photo-polymerized as particles by ultraviolet irradiation at the ends ofmicrofluidic channels. The core particle is coated with a nano complex composed of polyallylamine hydrochloride (PAH) andphosphate ion (Pi) through strong non-covalent interactions such as hydrogen bonding and electrostatic interaction underoptimized pH conditions. The polyamine nano complex rapidly induces the condensation reaction of silicic acid through thearranged amine groups of the main chain of PAH. Therefore, this method enabled the preparation of organic-inorganic hybridparticles coated with inorganic silica nanoparticles on the organic core. Finally, we demonstrated the synthesis oforganic-inorganic hybrid particles in a short time under ambient and environmentally friendly conditions, and this is applicable tothe production of organic-inorganic hybrid particles having various sizes and shapes.
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Organic-inorganic hybrid particle, Silica nanoparticle, Microfluidics
