유색 플라스틱(colorful plastic)을 제조하는 친환경공법의 개발

인간이 색을 어떻게 만들어내는지를 알아내기 훨씬 전에, 자연은 이미 이를 만들어낼 수 있는 완벽한 시스템을 가지고 있었다. 매우 아름답고 밝은 나비의 날개가 매우 다양한 색을 지니고 있음을 생각해보라. 이제 일련의 연구자들이 환경친화적인 방법으로 유색 플라스틱을 제조하기 위해 이와 관련된 비밀들을 하나씩 풀어나가고 있다. 색을 만들어내기 위해 염색을 이용하는 것이 아닌 구조, 즉 물질의 구조와 모양을 이용한 연구자들의 연구 결과는 저명한 과학지인 Nano Letters지에 게재되었다.

N. Asger Mortensen, Anders Kristensen 및 동료 연구자들은 현재, 플라스틱 제조업자들이 자신들이 만들어내는 플라스틱에 색을 넣기 위해 염료 (pigment)를 이용하고 있다고 지적했다. 실제로 이들은 장난감에서 도구에 이르기까지 다양한 영역에서 색을 만들어내기 위해 이용되고 있다. 하지만, 이러한 첨가물들로 인해 플라스틱 제조에 있어서 부산물의 양이 증가하고 있으며 이들의 재사용 역시 어렵게 만들고 있다. 이에 대한 보다 환경친화적인 대안을 얻기 위해 연구자들은 나노크기의 수준에서 새롭게 재료 물질들을 디자인함으로써 서로 다른 색을 만들어낼 수 있는 고기능 재료를 만들고자 했다.

그들은 초박막, 나노크기의 알루미늄(aluminum)을 층층이 쌓아올려 색을 나타내는 표면물질을 만들었다. 외부의 피해로부터 이들을 보호하기 위해 연구자들은 그 끝을 스크래치에 저항성을 지니는 필름을 더해주었다. 이러한 방법을 이용해 연구자들은 다양한 색을 나타내는 플라스틱을 만들어낼 수 있었다.

좀 더 자세히 말하자면, 연구자들은 국소 표면 플라스몬 공명(Localized surface plasmon resonance, LSPR)을 이용해 이 플라스틱을 제조했다. 특히 연구자들은 이론에 의해 만들어지는 이들 플라스틱과 실제 사용에 요구되는 조건을 충족시키기 위한 여러 노력을 기울였다. 이를 통해 연구자들은 알루미늄 나노디스크 홀에 국소 표면 플라스몬 공명을 적용시키는 경우, 원하고자 하는 색을 낼 수 있으며 어느 정도 사용 가능한 강도를 지닌 플라스틱을 만들어낼 수 있었다.

표면 플라스몬 공명[surface plasmon resonance]: 얇은 금속 필름에서 반사되어 나오는 광선을 이용하여 물질의 성분과 양을 측정하는 기술. 금속 필름에 독성 물질들이나 항독소 항체 분자들(antitoxin antibody molecules)이 부착되고,부착된 분자들은 광선의 굴절 방법에 변화를 유발시키게 된다. 이와 같은 광선 강도의 변화를 광학적 검출기에 의해 감지함으로써 식품 시료에 함유된 독소 물질들의 양을 측정할 수 있다.

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