젖 은 표면 에 점착 할 수 있 는 겔 기반 의 접착제 2009 . 05 . 05 21 : 22 | 대표 폴더 | jk 0620 http : / / kr . blog . yahoo . com / jk 0620 / 1457066 생활 이나 제조 산업 속 에서 가장 널리 다양 하 게 쓰이 는 물질 이 있 다면 접속 부품 이나 접착제 일 것 이 다 . 하이브리드 무기 유기 나노 와 이 어 숲 을 기초 로 한 새로운 종류 의 화학 적 커넥터 가 미국 연구 진 에 의해서 개발 되 었 다 . 단추 , 밸 크로 와 지퍼 같 은 기존 의 커넥터 는 서로 결합 되 기 위해서 기계 적 상호 작용 이나 짝 끼리 의 접합 을 일반 적 으로 이용 하 지만 캘리포니아 대학 연구 진이 만든 커넥터 는 화학 적 상호 작용 을 이용 한다 . 연구 진 에 따르 면 나노 와이어 커넥터 들 은 옷 , 장난감 같 은 재 형성 가능 한 구조 그리고 가역 성분 집적 이 요구 되 는 장치 와 같이 다양 한 곳 에 적용 될 수 있 다고 한다 . 한편 , 어떤 민달팽이 ( Arion subfuscus ) 는 매우 강력 한 접착제 로 변화 될 수 있 는 방어 적 인 겔 ( gel ) 을 만든 다 . 유사 한 겔 기반 의 접착제 는 어떤 달팽이 를 미끄러운 바위 위 에 단단 하 게 부착 시킬 수 있 다 . 이렇게 부착 된 것 을 떼 어 내 기 위해서 는 장치 들 이 필요 하 다 . 젖 은 표면 위 에서 의 이 접착제 의 점성 은 인공 접착제 와 비교 가 되 지 않 을 정도 로 뛰어나 다 . 이타카 대학 ( Ithaca College ) 의 연구 진 은 강력 하 지만 플렉서블 한 접착제 속 의 물 기반 겔 로부터 이 천 이 ( transition ) 를 조절 할 수 있 는 중요 한 특성 을 알 수 있 는 연구 를 진행 했 고 이 연구 결과 로 접착 메커니즘 을 밝혀 내 었 다 . 사람 들 의 이동 경로 를 정확히 파악 할 수 있 는 새로운 통계 적 모델 ( SLAW ) 이 국내외 한국 연구 진 에 의해 개발 됐 다 . 이 모델 을 통해 사람 들 의 실제 움직임 을 정확 하 게 묘사 해낼 수 있 어 신종 인플루엔자 나 에이즈 같 은 전염병 확산 경로 를 알 수 있 게 될 전망 이 다 . 또 이동 패턴 을 분석 해 도시 · 교통망 설계 등 다양 한 분야 에 활용 할 수 있 을 것 으로 보인다 . 사람 들 은 지리 적 으로 가까운 장소 들 의 군집 ( Cluster ) 에서 다양 한 활동 들 을 하 는 것 으로 나타났 다 . 예 를 들 어 쇼핑 과 식사 , 은행 방문 등 이 매우 가까운 장소 에서 연이 어 이루어진다는 것 이 다 . 자원자 들 은 또 사람 들 사이 에서 인기 가 높 은 장소 들 을 방문 하 는 빈도 도 높 은 것 으로 나타났 다 . 연 구진 은 이 에 대해 " 사람 들 은 시간 과 에너지 를 효과 적 으로 사용 하 기 위해 지리 적 으로 근접 한 곳 에서 해야 할 활동 들 을 군집 화 ( Clustering ) 한다 " 고 설명 했 다 . 이 모델 을 이용 하 면 실제 차량 이나 사람 들 의 움직임 을 일일이 추적 하 지 않 고 도 특정 장소 나 거리 에서 의 유동 인구 나 교통량 , 이동 통신 사용 자 수 등 다양 한 정보 들 을 예측 할 수 있 다 . 정 교수 는 " SLAW 모델 은 공중 보건 당국 의 질병 전파 및 통제 연구 나 도시 및 교통망 설계 , 통신 사업자 들 의 이동 통신망 설계 등 사람 들 이 어떤 방식 으로 움직이 는지 에 대한 예측 이 필요 한 다양 한 분야 에 효과 적 으로 사용 될 수 있 다 " 고 말 했 다 . 이번 연구 는 매직 투어 의 패턴 을 함의 하 고 있 다 . 물건 이나 사람 들 은 각기 다른 특성 을 지니 며 군집 이 동경 로 의 패턴 을 무수히 가진다 . 매직 섬 이론 은 그 사람 이 왜 그곳 에서 저곳 으로 이동 하 고 이 물건 이 왜 저곳 에서 이리 오 게 되 었 지 알 게 한다 . 폭풍우 의 몰려다니 는 빗방울 의 갯 수 도 보인다 . 전 세계 에 굴러다니 고 날아다니 며 헤엄쳐 다니 는 모든 것 들 의 이동경 로 패턴 을 포괄 적 으로 해석 할 수 있 다 . 허 . . 하이브리드 무기 / 유기 나노 와 이 어 숲 을 기초 로 한 새로운 종류 의 화학 적 커넥터 개발 코어 - 쉘 나노 와이어 숲 의 제조 과정 모식도 . 오른쪽 위 : 50 nm 의 파 릴 렌 코팅 을 한 경우 , 오른쪽 아래 : 파 릴 렌 코팅 을 하 지 않 은 경우 . 하이브리드 무기 / 유기 나노 와이어 숲 ( nanowire forest ) 을 기초 로 한 새로운 종류 의 화학 적 커넥터 ( connector ) 가 미국 연구 진 에 의해서 개발 되 었 다 . 이 나노 와 이 어 숲 커넥터 는 다른 종류 의 커넥터 에서 는 불 가능 한 결합 성질 을 가지 면서 나노 크기 치수 를 최소 화 시킬 수 있 다 . 단추 , 밸 크로 ( Velcro ) 와 지퍼 같 은 기존 의 커넥터 는 서로 결합 되 기 위해서 기계 적 상호 작용 이나 짝 끼리 의 접합 을 일반 적 으로 이용 하 지만 캘리포니아 대학 ( University of California at Berkeley ) 연구 진이 만든 커넥터 는 화학 적 상호 작용 을 이용 한다 . 이 장치 는 고 착력 을 잃 지 않 으면서 접착 할 수 있 는 나노 크기 치수 를 감소 시킬 수 있 을 뿐 아니 라 동일 한 짝 으로 접착 이 가능 하 다 . 이것 은 기존 의 커넥터 기술 과 대조 적 이 고 다양 한 곳 에 더 쉽 게 집적 하 도록 한다 . 접착제 , 테이프 그리고 합성 게코 ( synthetic gecko , 플라스틱 접착제 ) 같 은 기존 의 접착제 들 은 크기 를 줄이 기 위해서 화학 적 상호 작용 을 사용 한다 . 그러나 이 접착제 들 은 커넥터 로 적용 되 었 을 때 특정 사이트 보다 표면 을 부착 시키 는 문제 가 있 다 . 연 구진 은 이런 문제점 을 해결 하 기 위해서 높 은 산출량 을 보이 면서 선택 적 부착 을 얻 을 수 있 는 화학 적 상호 작용 을 이용 한 커넥터 를 개발 했 다 . 나 노와 이 어 커넥터 기술 은 새로운 나노 피브릴 시스템 ( nanofibrillar system ) 을 사용 함 으로서 이런 문제점 을 해결 했 다 . 로렌스 버클리 국립 연구소 ( Lawrence Berkeley National Lab ) 연구 진이 포함 된 이 연구 팀 은 나노 피브릴 구조 를 만들 기 위해서 화학 적 커넥터 의 중추 로서 지름 이 약 20 - 30 nm 이 고 길이 가 30 μ m 인 게르마늄 나노 와 이 어 숲 을 사용 했 다 . 높 은 영계수 ( Young ` s modulus ) 덕분 에 이 구조 들 은 붕괴 되 거나 결집 되 지 않 는다 . 또한 연구 진 은 접착 강도 를 향상 시키 기 위해서 나노 와이어 의 표면 위 에 폴리머 껍질 을 증착 시켰 다 . 나노 와이어 가 딱딱 하 도록 설계 되 었 기 때문 에 그 들 은 낮 은 반데르발스 상호 작용 을 가지 고 편평 한 표면 위 에 쉽 게 고착 되 지 않 았 다 . 그러나 나노 와이어 커넥터 와 유사 한 면적 비 와 치수 를 가진 나노 피브릴 표면 과 마주치 게 되 었 을 때 나노 와 이 어 숲 의 상호 침투 로 인해서 약 1000 배 까지 증폭 되 어 진 접촉면 을 만든 다 . 이것 은 약 163 N / cm 2 의 강한 전단 결합 을 만들 어 낸다 . 이것 은 기존 의 가장 큰 커넥터 기술 이 가지 고 있 는 전단 접착 강도 인 약 5 - 15 N / cm 2 보다 훨씬 더 높 은 것 이 다 . 천연 이나 인공 물체 들 은 나노 와이어 숲 과 같 은 치수 를 가지 고 있 지 않 기 때문 에 커넥터 들 은 옷 이나 심지어 벨 크로 같 은 성질 이 다른 표면 과 최소한 의 접촉 을 하 는 매우 특이 한 성질 을 가진다고 연 구진 은 설명 했 다 . 이 특이 결합 은 나노 와이어 숲 이 이상 적 인 커넥터 로 사용 될 수 있 도록 한다 . 또한 커넥터 는 뛰어난 이방성 접착 행위 덕분 에 쉽 게 제거 되 거나 재 부착 될 수 있 다 . 연구 진 에 따르 면 나노 와이어 커넥터 들 은 옷 , 장난감 같 은 재 형성 가능 한 구조 그리고 가역 성분 집적 이 요구 되 는 장치 와 같이 다양 한 곳 에 적용 될 수 있 다고 한다 . 연 구진 은 다른 환경 에서 조작 할 수 있 는 커넥터 기술 을 연구 하 고 있 다 . 또한 연구 진 은 커넥터 의 견고성 과 수명 을 어떻게 향상 시킬지 에 대한 연구 를 진행 하 고 있 다 . . 젖 은 표면 에 점착 할 수 있 는 겔 기반 의 접착제 정전기 적 상호 작용 을 파괴 하 기 위해서 높 은 염 농도 를 가진 것 과 그렇 지 않 는 것 의 A . subfuscus 접착제 의 겔 고착 능력 을 보여 주 는 정량 적 인 결과 들 . 어떤 민달팽이 ( Arion subfuscus ) 는 매우 강력 한 접착제 로 변화 될 수 있 는 방어 적 인 겔 ( gel ) 을 만든 다 . 유사 한 겔 기반 의 접착제 는 어떤 달팽이 를 미끄러운 바위 위 에 단단 하 게 부착 시킬 수 있 다 . 이렇게 부착 된 것 을 떼 어 내 기 위해서 는 장치 들 이 필요 하 다 . 젖 은 표면 위 에서 의 이 접착제 의 점성 은 인공 접착제 와 비교 가 되 지 않 을 정도 로 뛰어나 다 . 이타카 대학 ( Ithaca College ) 의 연구 진 은 강력 하 지만 플렉서블 한 접착제 속 의 물 기반 겔 로부터 이 천 이 ( transition ) 를 조절 할 수 있 는 중요 한 특성 을 알 수 있 는 연구 를 진행 했 고 이 연구 결과 로 접착 메커니즘 을 밝혀 내 었 다 . 이 연구 결과 들 은 젖 은 표면 을 부착 할 수 있 어서 봉합 하 는 메커니즘 보다 덜 침입 적 인 외과 수술 용 점착제 의 개발 을 이끌 수 있 을 것 이 다 . 천연 접착제 의 강도 는 매우 큰데 이것 은 길 고 로프 같 은 폴리머 들 이 어떤 점 에서 서로 화학 적 으로 매 어 있 거나 교차 연결 되 기 때문 에 일어난다고 이타카 대학 의 생물학 과 조교수 인 앤드류 스미스 ( Andrew Smith ) 가 말 했 다 . 이 연구 진 의 이전 연구 를 통해서 금속 들 이 교차 연결 형성 에 필수 적 이 라는 사실 을 알 고 있 었 다 . 이것 은 드문 경우 이 고 정전기 적 상호 결합 과 소수성 상호 결합 의 어떤 결합 이 다른 겔 에서 의 교차 연결 형성 의 원인 이 되 기 때문 에 발생 하 게 된다 . 정전기 상호 작용 들 은 한 개 의 폴리머 위 에 음 으로 대전 된 그룹 이 부착 하 고 또 다른 곳 위 에 는 양 으로 대전 된 그룹 이 부착 되 었 을 때 발생 한다 . 소수성 상호 작용 은 폴리머 의 영역 이 물 과 상호 작용 을 하 지 않 을 때 일어나 고 그래서 폴리머 는 물 과 의 접촉 을 피하 면서 서로 고착 된다 . 연 구진 은 이 상호 작용 을 깨 기 위해서 몇 가지 방법 을 사용 했 고 일반 적 으로 그 들 을 파괴 하 기 위한 처리 들 이 접착제 의 기계 적 능력 에 어떠 한 영향 도 끼치 지 않 는다고 연 구진 은 말 했 다 . 연 구진 의 연구 로 정전기 적 이 고 소수성 상호 작용 들 이 어떤 검출 할 수 있 는 역할 을 하 지 않 는다는 결론 을 연 구진 은 내렸 다 . 금속 을 홀로 제거 하 는 것 은 접착제 가 실패 되 도록 하 였 다 . 이것 은 흥미 롭 고 예기 치 않 은 결과 이 라고 연 구진 은 말 했 다 . 그러나 금속 을 제거 하 는 것 은 겔 상태 를 완전히 깨 는 것 은 아니 다 . 연 구진 은 금속 을 접착제 에 고정 시킨 후 에 금속 을 제거 했 을 때 변하 지 않 는 강한 교차 결합 을 형성 할 수 있 는 특이 단백질 을 발견 했 다 . 그러나 금속 이 접착제 에 고정 되 기 전 에 제거 되 었 을 때 는 교차 결합 이 형성 되 지 않 았 다 . 이것 은 매우 독특 한 물질 이 라고 연 구진 은 말 했 다 . 금속 이 교차 결합 을 형성 하 는 중심 물질 이 라는 것 을 발견 함 으로서 접착제 가 계속 유지 되 기 위해서 는 몇 개 의 호기심 을 자아내 는 메커니즘 이 있 다는 사실 을 알 았 다 . 예 를 들 어 , 아연 , 칼슘 그리고 철 이온 들 은 효율 적 으로 서로 결합 하 면서 동시 에 몇 개 의 분자 를 매우 강하 게 구속 할 수 있 다 . 또한 철 과 구리 는 강한 교차 결합 형성 을 유발 하 는 촉매 반응 을 일으킬 수 있 다 . 이 연구 는 인공 접착제 연구 를 어떻게 진행 해야 하 는지 에 대한 많 은 길 을 열 어 줄 수 있 기 때문 에 중요 하 다 .