| POLYMERS Vol.62 No.3 |
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특집
고분자 기계와 응용 |
| 전망 |
| 스스로 박동하는 고분자를 이용한 생체모방 분자 기계의 창제 | 요시다 료 |
| <Abstract>
자극 응답성 겔과는 달리 심장 박동과 같이 일정 조건에서 자발적으로 주기적인 리듬 운동을 하는 스스로 박동하는 겔을 개발하였다. TCA 회로의 모델이기도 한 화학 진동 반응(BZ 반응)의 화학 에너지를 고분자 사슬의 형태 변화로 변환하여 주기적인 역학 변화를 일으키는 데 성공했다. 고분자 기계로써 새로운 자율 기능재료로의 전개가 기대된다. Keywords: Polymer Gels / Autonomic Function / Oscillating Reaction / Self-Oscillation / Smart Materials / Biomimetic Machines |
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| 전도성 고분자를 이용한 에너지 변환 기계 | 오쿠자키 히데노리 |
| <Abstract>
고분자 재료의 부피 변화를 외부 자극으로 제어할 수 있다면 유연하게 움직이는 로봇과 소프트 액추에이터, 인공 근육 등에 응용을 기대할 수 있다. 특히 전기 자극은 제어성이 뛰어나기 때문에, 다양한 EAP(electro-active polymer) 액추에이터가 검토되고 있다. 본 원고에서는 에너지 변환 기계로써 전도성 고분자 액추에이터에 대해서 소개한다.
Keywords: Conductive Polymer / Actuator / Artificial Muscle / Electro-active Polymer / Polypyrrole / Doping / PEDOT/PSS / PolyMuscle |
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| DNA 나노구조 위를 움직이는 DNA 분자 기계 | 엔도 마사유키, 스기야마 히로시 |
| <Abstract>
DNA는 염기 서열에 의한 동적인 분자 집합의 조작이 가능하므로, 다양한 방식의 운동을 분자 기계로써 응용이 이루어지고 있다. 본 원고에서는 DNA 분자 기계의 개요와 DNA 오리가미(Origami) 구조를 이용하여 움직이게 하는 DNA 분자 기계 시스템의 구축, 그리고 그 조작 및 움직임을 분석하는 방법에 대해 설명한다. Keywords: DNA Nanomachine / DNA Nanostructure / DNA Origami / Strand Displacement / Atomic Force Microscopy / DNA Motor / DNA Walker / DNA Spider |
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| 토픽 |
| 슬라이드 링 재료를 이용한 액추에이터의 개발과 인공 팔로써의 응용 | 다케우치 히로미츠 |
| <Abstract>
최근 우수한 경량성과 방음성을 갖는 소재에 대한 요구가 증가하면서, 다양한 고분자 액추에이터에 관한 연구가 활발하게 이루어지고 있다. 고분자 유전체 액추에이터는 뛰어난 응답성과 높은 에너지 효율성을 갖고 있다. 그러나 유전체 액추에이터는 높은 가동 전압이 필요로 한다는 문제점을 가지고 있다. 이 문제점을 극복하기 위해서 새로운 고분자 재료(슬라이드 링 재료)가 이용되었다. 더 나아가, 필자의 연구진은 유전체 액추에이터를 이용하여 움직이는 인공 팔을 개발하였다. Keywords: Polymer Actuator / Artificial Muscle / Slide Ring Material / Artificial Arm |
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| 생체 분자 모터의 나노수준에서의 운동 제어와 시스템화에의 응용 | Ryuji YOKOKAWA |
| <Abstract>
키네신(kinesin) 또는 디네인(dynein)과 같은 모터 단백질은 생체에서 세포 내 물질 수송에 이바지한다. 생체 내에서의 이와 같은 모터 단백질의 중요한 기능과 관련하여 의학 및 생물리학 분야의 많은 연구자가 단일 분자 수준에서의 기능을 밝히기 위해서 노력하고 있다. 최근 모터 단백질의 기능을 더욱 이해하게 됨에 따라, 모터 단백질은 공학적인 목적에서 나노미터 수준의 움직임을 일으키는 소재로써 인식되고 있다. 이처럼 공학적인 목적에 기반을 둔 연구과제 중 한 가지가 특정 분자를 전달하기 위하여 키네신 또는 디네인을 전달자로서 이용하는 것이다. 필자의 연구진은 살아있는 세포에서 보이는 것과 같이 체외 미세소관 배열로 간주될 수 있는 나노 트랙 위에 정돈된 극성을 갖는 미세소관 집합체를 만들었다. 분자 배열은 친화력을 갖는 두 분자를 이용하여 설계되었다. 이러한 분자를 포함하는 모터는 미세소관 집합체 위에서 이동하고, 결과적으로 충돌하여 Q-점을 생성한다. 이를 통해서 모터 단백질의 운동성을 이용하여 분자 종합 분석 시스템(Molecular Total Analysis Systems, MTAS)을의 구현하였다. Keywords: Motor Protein / Kinesin / Dynein / Microtubule / μTAS (Micro Total Analysis Systems) / Micro/Nano Fabrication |
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| ATP로 구동하는 회전형 모터 | 가쿠고 아키라 |
| <Abstract>
액틴과 미오신(actin / myosin) 또는 미세소관과 키네신(microtubule / kinesin)과 같은 생물학적 모터는 회전형 모터의 부품으로써 이용할 수 있다. ATP의 가수 분해를 통하여, 생물학적 모터는 상온에서 높은 에너지 변환 효율로 기계적 움직임을 생성할 수 있다. 본 연구진의 가장 큰 관심사는 기능성 분자 구조 속에 이러한 분자들을 집적하는 것이다. 잘 정돈된 조립 구조를 생성하기 위해서, 에너지 소산적 비평형 시스템에서 적극적으로 자기조직하는 방법을 개발하였다. 적극적인 자기조직 원리를 바탕으로, 모터 단백질 시스템의 기능이 집적된 정돈된 분자 구조 액추에이터로써 이용될 수 있다는 것을 확인하였다. Keywords: Biomolecular Motor / Active Self-Organization / Air / Liquid interface / Rotary Motor |
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| 빛으로 움직이게 하는 고분자 액추에이터 | 마미야 준이치 |
| <Abstract>
정확하게 제어되고 가역적인 입체적 움직임은 고분자 액추에이터, 마이크로기계의 구성 요소와 인공 근육 등에 응용될 것으로 기대된다. 분자 수준의 광이성질화는 가교형 액정 고분자의 거시적인 변형을 일으켜, 빛 에너지를 기계적인 일(광기계적 재료)로 변환할 수 있다. 분자배열 속에서 빛에 의해서 야기되는 아조벤젠의 광이성질화 현상과 생성되는 기계적인 스트레스 및 거시적인 변형 간의 연관성을 분석하였다. 빛에 의해 움직이는 가교 고분자 및 복합 재료의 입체적인 움직임을 빛에 반응하는 로봇 팔의 유연한 회전 및 병진 움직임의 예를 통해서 살펴본다. 가교형 액정 고분자 섬유에서의 광이동도의 방향성이 정밀하게 제어되었다. Keywords: Photochromism / Actuator / Liquid Crystal / Crosslinked Polymer / Photomobile Material / Energy Conversion |
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| Polymer 성장하는 고분자 |
| 고분자도 사람도 네트워크가 중요하다 | 스가 다케오 |
| <Abstract> This essay includes some of my research topics on functional polymers, and episodes of my research life. I appreciate my former and current colleagues and advisors, who helped me to link to this academic world. And I believe to link scientists like polymer synthesis will lead to innovation in the future. |
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| 고분자과학의 최전선 |
| 유기붕소 착물을 바탕으로 한 원소-블록고분자 | 다나카 가즈오, 주조 요시키 |
| <Abstract>
유기붕소 함유 고분자를 이용한 원소-블록 재료와 관련된 최근 연구를 개관한다. 유기붕소 착물이 관여하는 전자간 상호작용 및 상관관계는 고분자의 독특한 광학적, 전기적 특성에 영향을 미친다. 이와 같은 특성의 원인을 규명하여 차세대 재료에 응용하기 위해서, 고분자 내에서의 유기붕소 착물의 전자 상태 및 거동에 관련된 기초적인 지식뿐만 아니라 기기에서 사용되는 고분자의 성능을 이해하기 위한 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 원고에서는 우수한 기능성 원소-블록고분자와 관련된 일련의 연구를 통해서 얻어진 최신의 연구결과를 소개한다.
Keywords: Element-Block / Organoboron / Conjugated Polymer/ Emission / Electron Conductivity / Opto-Electric Device |
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