<일본시장조사보고서>2023년판 차세대 유기 디바이스의 현황과 장래 전망(일본어판)
(일본어목차)2023年版 次世代有機デバイスの現状と将来展
자료코드: C65119900 / A4 202 / 2023. 11. 21
◆조사개요
• 조사목적: 차세대 유기 디바이스 시장의 사업화를 추진하고 있는 기업과 연구기관의 현재 동향과 향후 사업 시책을 조사함으로써 차세대 유기 디바이스의 현황과 향후 동향을 파악하는 것을 목적으로 한다.
• 조사대상:
·대상 구분(유기 트랜지스터, 유기박막 태양전지, 유기 열전 디바이스, 유기 광전자 소자, 유기 메모리 소자, 유기 나노머신)
·대상기업, 연구기관(상기 대상품목 관련 생산·판매·취급기업 및 기술연구기관)
• 조사방법: 당사 전문 조사원의 면담취재
• 조사·분석기간: 2023년 5월 26일~2023년 10월 25일
※월간지 'Yano Eplus'(2023년 6월호~2023년 11월호)에서의 관련 특집을 바탕으로 편집, 시장 수치 등도 발췌
◆자료 포인트
많은 영역에서의 다채로운 접근법
신기하고 고기능한 에너지 재료 개발은 새로운 시대로
• 유기 트랜지스터: 프린터블 일렉트로닉스의 대표격
• 유기박막 태양전지: 저온 도포공정을 적용할 수 있는 플렉시블 플라스틱 기판
• 유기 열전소자: IoT용 센서를 전원으로 대체
• 유기 광전자 소자: 유기 무기 하이브리드 등 유망 전개가 진행
• 유기 메모리 소자: 유기 트랜지스터와 같은 프로세스에 내장할 수 있는 필수 소자
• 유기 나노머신: DDS나 나노농업 등의 전개가 기대
※월간지 'Yano Eplus'(2023년 6월호~2023년 11월호)에서의 관련 특집을 바탕으로 편집, 시장 수치 등도 발췌
리서치 내용
제1장 유기 트랜지스터
1. 유기 트랜지스터란
2. 유기 트랜지스터용 재료
3. 유기 트랜지스터 응용분야
3-1. 바이오센서
3-2. 디스플레이 구동
3-3. 정보 태그
3-4. 집적회로
4. 유기 트랜지스터에 관한 시장규모
그림·표1. 유기 트랜지스터의 일본 국내 및 세계 시장규모 예측(금액: 2025-2045년 예측)
그림·표2. 유기 트랜지스터의 분야별 일본 국내 시장규모 예측(금액: 2025-2045년 예측)
그림·표3. 유기 트랜지스터의 수요분야별 세계 시장규모 예측(금액: 2025-2045년 예측)
5. 유기 트랜지스터와 관련된 기업·연구기관의 대응 동향
5-1. 국립대학법인 오사카대학
(1) 극박 초평활한 rGO 템플릿층
그림1. 초박형 rGO 필름 제작 프로세스
그림2. 극박 초평활한 rGO 필름의 원자력 현미경상
(2) rGO 템플릿층에 의한 분자 배향 제어
그림3. rGO 템플릿층에 의한 CuPc 분자의 배향 제어
(3) rGO 전극을 이용한 세로형 유기 트랜지스터 개발
그림4. rGO를 이용한 세로형 유기 트랜지스터의 디바이스 구조와 전류 변조 특성
5-2. 국립대학법인 도쿄공업대학
(1) 유기 반도체 도핑
(2) 유기 트랜지스터
그림5. TBAI의 반도체층 도핑 효과
5-3. 국립대학법인 도쿄대학(1)
(1) 유기 트랜지스터(OFET)형 센서 개발
그림6. OFET 센서 디바이스의 기본 구조
그림7. 연장 게이트형 OFET 센서 디바이스의 검출원리
(2) 초고감도, 고선택적 옥시토신 검출을 지향한 OFET 센서
그림8. 연장 게이트형 OFET 임노센서 결과 선택성 시험 결과(좌),
사람 타액을 이용한 첨가 회수실험 결과(우)
(3) 마이크로 유로 일체형 OFET을 통한 글루코스 실시간 모니터링
그림9. 마이크로 유로 일체형 OFET 센서를 이용한 글루코스 첨가 연속 모니터링 결과
5-4. 국립대학법인 도쿄대학(2)
(1) 도포형 유기 트랜지스터 개발
그림10. 도포하면서 결정화시키는 프로세스 확립
(2) 높은 이동도와 구조 안정성을 양립하는 유기 반도체 분자의 개발
그림11. 높은 이동도와 구조 안정성을 양립하는 유기 반도체 분자
(3) 고속 응답하는 유기 트랜지스터
그림12. 개발한 듀얼 채널 유기 트랜지스터
(4) CMOS 집적회로
그림13. CMOS DFF 집적회로(좌), CMOS DFF 집적회로를 인쇄한 플렉시블 프린트 기판(우)
(5) 초고감도 변형·진동센서
그림14. 거대한 변형효과를 나타내는 초고감도 센서
(6) 필름 형태의 초저가 온도센서
그림15. 초저가 필름형 온도센서
(7) 파이크리스탈 사업 구상
그림16. 파이 크리스탈 사업 구상의 부감
5-5 국립대학법인 도호쿠대학
(1) CNF에 의한 축전지 개발
그림17. 본 연구에서 제안된 고체물리 축전지의 전자 흡착 모델
그림18. 축전성 발현에 기여하는 COONa 관능기 근방에 생기는 전자상태의 제1원리 계산 결과
(2) 전압충전성능을 갖는 비정질 CNF 슈퍼 커패시터
그림19. 전해 콘덴서, 전기 이중층 커패시터, 2차전지, 연료전지,
본 연구 축전지의 파워밀도와 에너지밀도의 위치관계를 나타내는 라곤 플롯
그림20. CNF 분자구조(a), ACF 축전지의 전기이중층 형성에 의한 축전 모형(b), 전기분포 상수회로(c)
(3) CNF에서 반도체 특성 발견
그림21. AKCF의 -200~+100V 범위에서의 승강전압에 대한 I-V 특성(상하조작속도 1.24V/s)
그림22. 0V 부근의 4.5자리 스위칭 현상
그림23. (a) AFM 3차원상, (b)TEM상과 비정질 헬로 패턴을 나타내는 전자 회절상,
(c)비정질상을 나타내는 X선 해석 패턴
그림24. 직류와 교류영역에서의 예상 회로
6. 유기 트랜지스터 장래 전망
제2장 유기박막 태양전지
1. 유기박막 태양전지란
2. 유기박막 태양전지에 관한 시장규모
그림·표1. 유기박막 태양전지의 일본 국내 및 세계 시장규모 예측(금액: 2025-2045년 예측)
그림·표2. 유기박막 태양전지의 수요분야별 일본 국내 시장규모 예측(금액: 2025-2045년 예측)
그림·표1. 유기박막 태양전지의 수요분야별 세계 시장규모 예측(금액: 2025-2045년 예측)
3. 유기박막 태양전지 관련 기업·연구기관의 대응 동향
3-1. 학교법인 간사이가쿠인대학
그림1. (a)유기태양전지에 HQ를 도입한 디바이스의 구조 모식도,
(b)에너지 상관관계, (c)J-V 곡선,
(d)Chl-A 층에 HQ를 다른 비율로 더해진 유기태양전지의 외부양자효율(EQE)
그림2. 산소 발생형 광합성을 모방한 Z-스킴 과정을 가진 유기 태양전지에서의
Chl-A와 Chl-D의 여기 다이내믹스·전하 이동·재결합
3-2. 국립대학법인 교토대학
(1)π공액계 유기물을 이용한 고분자 태양전지
(2)고분자 태양전지 발전 메커니즘
그림3. 고분자 태양전지의 발전소 과정
(3)삼원계 고분자 태양전지
①삼원계 고분자 태양전지란
②삼원계 고분자 태양전지
그림4. (좌)근적외선 색소를 도입한 색소 증감 고분자 태양전지의 구조와 사용 재료의 구조식.
황색: 공역고분자(폴리헥실티오펜, P3HT), 적색: 근적외선 색소(SiPc), 청색: 풀러렌 유도체(PCBM).
(우)각 재료의 HOMO 및 LUMO 준위
그림5. PTzBT와 PCBM을 중량비 1:2로 이용한 이원계 OPV와 PTzBT, PCBM,
ITIC를 중량비 1:2:0.2(ITIC의 혼합율은 중량비 6%)로 이용한 증감형 3원계 OPV의 분광 감도 특성
(4)페로브스카이트 태양전지
①페로브스카이트 태양전지의 발전 손실 분석
그림6. 개방전압의 분석에 이용한 재결합 모델
②페로브스카이트 태양전지 에이징 메커니즘 해명
그림7. 공기 중 보관 전후의 페로브스카이트 소자의 발전 특성 변화
3-3. 학교법인 게이오기주쿠대학
(1)흡수한 광자를 2배 엑시톤으로 변환: 금 나노 클러스터 표면 상의 유기 단분자막으로 고효율 에너지
변환 성공(게이오기주쿠대학/고베대학 공동보도자료
그림8. 테트라센 헤테로 다이설파이드체(좌) 및 테트라센 호모 다이설파이드체(우)를 이용하여
분자집적화한 테트라센 알칸디올 수식 금나노클러스터 합성 모식도
(2)광흡수에 의한 엑시톤 반응 효율 200%를 실현하는 재료 설계의 신개념 실증
(게이오기주쿠대학/고베대학 공동보도자료)
그림9. p-Bph(TC)2의 광조사로 얻은 여기자 쌍(TT)의 시간분해 ESR 스펙트럼(검정)과
스펙트럼 시뮬레이션(빨강)
그림10. (A, B)온도 -196℃에서의 엑시톤 쌍 TT의 입체 구조 변화와 포텐셜 곡선의 관계.
(A)p-Bph(Tc)2, (B)p-(Tc)2에서 얻은 결과. (C, D)연결계 다이머 분자의 구조 모델.
(C)빛을 비추기 전 기저 상태(S0)와 T+T의 전자 구조. (D)광여기서 생긴 홑겹항 엑시톤 쌍 TT
3-4. 학교법인 도쿄이과대학
(1)전자와 정공 모두가 「파동」성을 나타내는 유기 반도체 p-n 접합의 실증
(도쿄이과대학/분자과학연구소/고휘도광과학연구센터 공동보도자료)
그림11. 분자의 정렬에 흐트러짐이 많은 기존 벌크 헤테로 접합형 유기태양전지(좌),
분자가 규칙적으로 배열한 결정성이 높은 유기반도체 p-n 접합을 이용한 이상적인 유기태양전지(우) 개념도
그림12. 본 연구에서 사용한 기증자 분자(p형 유기 반도체)인 펜타센(좌)
액셉터 분자(n형 유기 반도체)인 불화 펜타센(우)의 구조
그림13. 펜타센 단결정상에 불화 펜타센을 에피택셜 성장시킨 유기 반도체 p-n 접합의 단면도(좌).
본 연구의 ARUPS에 의해 측정된 불화 펜타센의 가전자 밴드 분산 구조(우 빨간색 띠)
(2)준호모에피택셜 성장을 통한 유기 반도체 개발에 성공(도쿄이과대학 보도자료)
그림14. RubSC 상 fmRub 층의 '준호모에피택셜' 성장에 대한 고품질 결정 계면 형성
3-5. 대학공동이용기관법인 자연과학연구기구 분자과학연구소
(1)유기태양전지 변환효율 추이
그림15. 유기태양전지의 변환효율 추이
(2)벌크 헤테로 접합의 발명
그림16. 벌크 헤테로 결합의 모식도
(3)수평 다층 접합
그림17. 높은 여기자 수집 효율과 캐리어 수집 효율(우)을 양립하는 수평 다층 접합(좌)
(4)개방단 전압의 증가
그림18. 개방단 전압과 CT 상태 에너지와의 관계
(5)업 컨버전(UC)
그림19. UC의 동작 원리. 유기태양전지 공정(좌)과 UC 프로세스(우)
(6)고효율 캐리어 생성
그림20. 고효율 캐리어 생성의 실례: 홀이 비국재화되어 Wannier 여기자를 형성하여 실리콘에 필적하는 도핑 효율을 얻을 수 있다
3-6 국립대학법인 야마가타대학
그림21. 대표적인 반사방지 구조 예. (a)의 다층 간섭막에서는 다른 굴절률을 갖는 박막을 1차원으로
적층한 구조에 의해 간섭을 제어함으로써 표면 반사를 억제.
(b)의 모스아이 구조에서는 빛의 파장과 같은 정도의 높이(수 100nm)의 원뿔을 다수 나열함으로써
간섭에 더하여 회절을 일으킬 수 있다
(1)모스아이 형상 최적화를 통한 고효율 광 가둠 구조 개발
(2)모스아이와 다층 간섭막 및 고굴절율 유리를 융합한 통합형 디바이스 구조
4. 유기박막 태양전지 장래 전망
제3장 유기 열전 디바이스
1. 무기계로 발전해온 열전 디바이스
2. 유열계 열전 디바이스의 새로운 조류
3. 유기 열전 디바이스에 관한 시장규모
그림·표1. 유기 열전 소자의 일본 국내 및 세계 시장규모 예측(금액: 2025-2045년 예측)
그림·표2. 유기 열전 소자의 수요분야별 일본 국내 시장규모 예측(금액: 2025-2045년 예측)
그림·표3. 유기 열전 소자의 수요분야별 세계 시장규모 예측(금액: 2025-2045년 예측)
4. 유기 열전 디바이스 관련 기업·연구기관의 대응 동향
4-1. 국립대학법인 고베대학
그림1. 유기 초염기 분자구조
그림2. 침지에 의한 도핑 프로세스
그림3. 적하·함침에 의해 도핑된 CNT막의 제벡 계수 변화
그림4. 열전 모듈의 시작(試作) 프로세스
그림5. 시작(試作)한 열전 모듈의 특성(전압과 전력)
4-2. 국립대학법인 도쿄공업대학
(1)유기 반도체 도핑
(2)유기 열전 소자
그림6. 유기 열전 변환 소자의 콘셉트
그림7. PEDOT:TCBD 박막 제작 프로세스
그림8. 열전변환소자의 성능
4-3. 국립대학법인 도호쿠대학
그림9. 폴리머 벌집형 제작 과정(상단) 및 제작된 폴리머 벌집형 SEM상(하단)
그림10. Mg2Si 벌집형 제작 방법(왼쪽)과 실리카 코트 PB 벌집형 및 Mg2Si 벌집형 SEM상(오른쪽)
그림11. 물에 뜨는 Mg2Si 벌집형 사진
4-4 국립대학법인 나고야공업대학
그림12. 소다석회 유리 위의 PEDOT:PSS 박막의 AFM상. (A) PEDOT:PSS, (B)SDS를 포함한 PEDOT:PSS
그림13. 붕규산 유리, PET에 대한 PEDOT:PSS 수분산액의 접촉각
표1. SDS를 도입한 PEDOT:PSS의 열전 변환 특성
4-5. 국립대학법인 히로시마대학
(1)전하밀도와 열전특성의 상관해석
그림14. (a)전기 전도율과 (b)제벡 계수의 측정 결과
(2)분자 구조의 정밀 제어
(3)dopant ion의 영향
그림15. PSS를 도펀트로 포함한 PEDOT(PEDOT:PSS) 구조
그림16. 음이온 교환으로 얻은 자립성 PEDOT막
(4)카본나노튜브와의 복합화
5. 유기 열전 디바이스 장래전망
제4장 유기 광전자 소자
1. 유기 광전자 소자란
2. 다양한 유기 광전자 소자
2-1. 크로모트로피즘
2-2. 유기 반도체레 이저
2-3. 유기/무기 하이브리드
3. 유기 광전자 소자에 관한 시장규모
그림·표1. 유기 광전자 소자의 일본 국내 및 세계 시장규모 예측(금액: 2025-2045년 예측)
그림·표2. 유기 광전자 소자의 수요분야별 일본 국내 시장규모 예측(금액: 2025-2045년 예측)
그림·표3. 유기 광전자 소자의 수요분야별 세계 시장규모 예측(금액: 2025-2045년 예측)
4. 유기 광전자 소자 관련 기업·연구기관의 대응 동향
4-1. 국립대학법인 이와테대학
(1) 포르피린 나노벨트 합성 및 기능 개척
그림1. NBNi3의 결정구조. 아치형(좌)과 대상 구조를 가진 벤젠 결합형(우)
그림2. NBNi3의 결정구조와 화학식의 관계
그림3.2 개의 C60을 포착한 NBNi3의 최적화된 구조
(2) 곡면을 가진 케쿨레 유도체
그림4. 오원환을 도입하여 구부러진 케쿨레
4-2. 국립대학법인 규슈대학
(1) 유기 전자제품의 이점
(2) 광기능성 분자재료의 실시간 분광분석
그림5. 분자의 다이내믹스 시간 스케일
그림6. 지연시간을 바꾸어 여기상태의 시간 변화를 관측
(3) TADF 분자에 대해 TRIR을 적용한 사례
①발광재료의 분자 변형
그림7. TRIR 스펙트럼의 시간 변화. (a)4CzBN, (b)o-3CzBN
②초고속 레이저 분광을 이용한 발광재료의 분자구조 변화
그림8. 개발한 TRIR 분광장치의 모식도
그림9. 발광과정과 분자의 형상 변형과의 관계
(4) 고체는 어떤가?
4-3. 국립대학법인 지바대학
(1) 광전자분광법(PES)과 역광전자분광법(IPES)
그림10. PES(좌)와 IPES(우)의 원리를 나타낸 모식도
(2) 실용적인 LIPS 개발
그림11. 새롭게 개발된 LIPS의 원리
(3) LIPS의 유기 디바이스 개발 응용
그림12. 전자분광 기초연구 연표(좌), 2012년 요시다 교수가 발명한 LIPS의 성과(우)
(4) LIPS의 새로운 발전
그림13. 세계 최초 유기 반도체(펜타센)의 전도대(공준위) 밴드구조 측정 결과
4-4. 국립대학법인 도쿄대학
(1) 신축성 도체 잉크
그림14. 은 플레이크와 in situ 합성된 은 나노입자에 의한 프린터블 신축성 도체
(2) 신축성 금배선
그림15. 근전위와 왜곡의 동시 측정 센서
(3) 신축성 투명 도전 재료
(4) 신원리 신축성 온도센서
(5) 무선 신축성 센서
그림16. 무선 신축성 센서의 우위성
(6) 고주파 신축성 다이오드
그림17. 신축성 반도체 디바이스. 리지드 아일랜드형(좌), 완전 스트레처블형(우)
그림18. 신축성 고주파 쇼트키 다이오드
(7) 신축성 반도체 재료
그림19. 신축성 반도체: DPP4T-oSi10
4-5. 국립대학법인 도호쿠대학
(1) TADF 재료를 이용한 유기 EL 발광 디바이스 개발
그림20. 도너 유닛과 액셉터 유닛의 관계(좌).
붕소 베이스 TADF 분자를 도펀트로 이용한 OLED 개발사례(우)
그림21. DFT를 기반으로 한 양자화학 계산 결과
그림22. OLED 특성
(2) 이종원소 가교형 planar triphenylborane 합성
그림23. 2가지 타입의 triphenylborane 합성
그림24. O, O, O-브리지형(위)과 N, O, O-브리지형(아래)의 합성 프로세스
4-6 국립대학법인 도야마대학
(1) 엑시톤 업컨버전형 유기 EL(ExUC-OLED) 디바이스 원리
그림25. 기존형(상)과 TTU에 의한 저전압 메커니즘(하)
(2) ExUC-OLED의 디바이스 구조와 특성
그림26. ExUC를 이용한 저전압 구동 OLED
4-7. 국립대학법인 호쿠리쿠첨단과학기술대학원대학교(JAIST)
(1) 유기 EL의 열화현상
①다크스팟의 발생과 증가
그림27. 유기 EL 소자의 다크스팟(위)과 수분의 침입 경로(아래)
②소자 전체의 휘도 저하
그림28. 유기 EL의 휘도 저하 현상
그림29. 유기 EL의 휘도 저하를 가져오는 인자
(2) 유기 EL의 열화 해석
①극고진공환경의 실현
②시간분해발광분광법을 이용한 열화인자 분석
그림30. 열화된 OLED 발광층의 PL 효율 변화
그림31. 발광층의 PL 양자 수율 저하 원인
③푸리에 변환 이온 사이클로트론 공명 질량 분석법(FT-ICR-MS)에 의한 열화 생성물의 화학구조 특정
그림32. FT-ICR MSI에 의한 열화 생성물 검출
4-8. 학교법인 메이지대학
(1) 유기 EL 소자의 계면 물성
그림33. (a)각종 유기 EL 재료의 SOP 특성,
(b)SOP 및 PDM이 유기 EL 소자 특성에 미치는 영향
(2) 쌍극자 도프 정공 수송층에 의한 계면 축적 전하 특성 제어
그림34. (a)쌍극자 도프 HTL을 이용한 유기 EL소 자의 구조,
(b)축적 전하량의 도프 농도 의존성
5. 유기 광전자 소자의 장래 전망
제5장 유기 메모리 소자
1. 유기 메모리 소자란
2. 유기 메모리 소자의 종류
2-1. 3단자형 유기 메모리 소자
2-2. 2단자형 유기 메모리 소자
3. 유기 메모리 소자에 관한 시장규모
그림·표1. 유기 메모리 소자의 일본 국내 및 세계 시장규모 예측(금액: 2025-2045년 예측)
그림·표2. 유기 메모리 소자의 수요분야별 일본 국내 시장규모 예측(금액: 2025-2045년 예측)
그림·표3. 유기 메모리 소자의 수요분야별 세계 시장규모 예측(금액: 2025-2045년 예측)
4. 유기 메모리 소자 관련 기업·연구기관의 대응 동향
4-1. 국립대학법인 오사카대학
(1)나노 페이퍼와 전자재료의 융합을 통한 환경·생체 조화성 디바이스 개발
그림1. 나노 페이퍼와 전자재료의 복합화 기술에 의한 그린 페이퍼 일렉트로닉스의 부감도
①생분해성 반도체 메모리[1]
②생체신 센서[2]
그림3. 나노 페이퍼 기판(좌)과 이것을 이용한 생체신호 측정(우)
(2)나노 페이퍼의 반도체 기능·용도 개척[3]
①나노 페이퍼의 반도체화
그림4. 나노 페이퍼의 탄화에 의한 전기 특성 제어
②나노 페이퍼의 3D 구조 설계
그림5. 나노~마이크로 트랜스 스케일로 제어 가능한 3D 구조
(3)향후 전망
4-2. 국립대학법인 히로시마대학
(1)단분자 유전체 발현 메커니즘
그림6. 폴리옥소메탈레이트 구조(좌)
전기장의 방향에 따라 TB3+이온의 사이트가 바뀌어 분극이 반전되는 모습(우)
(2)단분자 유전체의 특성
그림7. 단분자 유전체가 나타내는 분극 히스테리시스
그림8. 유전율(좌) 및 분극 히스테리시스에 의한 전기장(중)·온도 의존성(우)
(3)단분자 유전체 메모리의 우위
그림9. 단분자 유전체를 사용하여 제작한 FET형 메모리의 모식도
4-3. 국립연구개발법인 물질·재료연구기구(NIMS)
(1)유기 트랜지스터를 이용한 다치논리 연산회로 개발 성공
그림10. 디바이스 구조와 유기 반도체 분자 구조(좌)와 그 등가 회로(우)
그림11. (좌)안티 앰바이폴러 트랜지스터(AAT)의 전류특성(ID_AAT: 파랑줄)과
n형 트랜지스터의 전류특성(ID_n-type: 빨강줄), (우)입력(VIN)-출력(VOUT) 특성
(2)광학적으로 제어 가능한 유기 로직 인 메모리
그림12. 개발한 이진 인버터의 모식도
그림13. (a)인버터의 광조사에 의한 프로그래밍 조작의 모식도
(b)인버터의 UV광에 의한 소거 조작의 개략도
4-4. 국립대학법인 홋카이도대학
(1)세계에서 가장 긴 탄소-탄소 결합 개발 성공
~화학에서 미지의 영역을 밝혀서 새로운 재료 개발 공헌에 기대~
그림15. 신축 진동의 이미지(위 그림), 라만분광법으로 얻은 스펙트럼(위),
이론적으로 예측된 스펙트럼(아래)
(2)빛/열로 완전제어가 가능한 분자스위치 개발에 성공
~산화특성을 능숙하게 제어하여 새로운 자극응답성 재료 개발 기대~
그림16. 탄소=탄소 이중결합이 관여하는 입체 이성체의 종류
그림17. 본 연구에 의해 새롭게 설계한 분자와 빛/열이성화에 의한 산화특성 제어
(3)분자의 산화특성을 가열/냉각으로 제어
~온도변화에 의해 라디칼종을 발현시켜 새로운 응답성 재료 개발에 기대~
그림18. 본 연구에 의해 새롭게 설계한 분자
그림19. 가열/냉각에 의한 구조변화와 산화특성 스위칭
(4)세계에서 가장 긴 탄소-탄소 결합은 길기만 한 것이 아니었다
~결합의 유연성이 만들어내는 신기능으로 미답기능 재료 개발에 대한 공헌에 기대~
그림20. 빛, 열, 산화 환원에 의한 상호 변환(좌) 이성화에 의한 극적인 물성 변화(우)
(5)전기화학적 자극에 의해 분자구조를 교묘하게 제어
~유기 반도체 등에 이용 가능한 신규 어센 구축법으로 기대~
그림21. 산화 환원에 의한 분자 구조 제어(좌)와 환원 적정에 의한 스펙트럼 변화(우)
(6)세계 최장의 안트라센 올리고머에 대한 상세한 조사 성공
~새로운 설계 지침 획득으로 차세대형 분자 스위치 개발 기대~
그림22. 안트라센 유닛 수에 따른 스위칭 특성
5. 유기 메모리 소자의 장래 전망
제6장 유기 나노머신
1. 나노머신/유기 나노머신이란
2. 유기 나노머신 응용분야
2-1. 나노약물전달시스템(나노DDS)
2-2. 나노식품
2-3. 나노농업
(1) 정밀농업
(2) 고성능 배달시스템
3. 유기 나노머신 시장규모
그림·표1. 유기 나노머신의 일본 국내 및 세계 시장규모 예측(금액: 2025-2045년 예측)
그림·표2. 유기 나노머신의 수요분야별 일본 국내 시장규모 예측(금액: 2025-2045년 예측)
그림·표3. 유기 나노머신의 수요분야별 세계 시장규모 예측(금액: 2025-2045년 예측)
4. 유기 나노머신과 관련된 기업·연구기관의 대응
4-1. 국립대학법인 오사카대학
(1) 구조생명과학을 위한 저온전자현미경의 발전
①저온전자현미경이란
그림1. 오사카대학의 저온전자현미경 관련 설비
②저온전자현미경의 장점
③저온전자현미경에 관한 독특한 연구
그림2. 저온전자현미경 이미지에서 노이즈를 취소하고 재구성하는 과정
그림3. 빔경사와 이미지 시프트에 의한 멀티홀/멀티샷 촬영 모식도
(2) 고해상도·고처리량의 저온전자현미경 화상분석 사례
~저온전자현미경으로 세균 편모 모터의 회전력을 전달하는 분자 메커니즘 규명~
그림4. 저온전자현미경에 의해 밝혀진 구부러진 후크의 입체상과 원자모델의 정면(왼쪽) 및 단면(오른쪽)
그림5. 세균에서 난 편모(왼쪽 위)와 그 뿌리의 모식도(오른쪽 위) 및
후크의 3층 구조모델(왼쪽 아래)과 편모 모터에 연결된 후크의 원자모델(오른쪽 아래)
4-2. 국립대학법인 간사이대학
그림6. DNA Origami로 구축되는 멀티스케일 구조체
(1) 매크로스케일 구조체=하이드로겔
그림7. 체액으로 순식간에 겔화하는 구아닌 4중 사슬 겔
(2) 마이크로스케일 구조체=분자인공근육
그림8. DNA Origami+모터단백질=분자인공근육
(3) 메조스케일 구조체=단백질 1분자를 따서 닫는 DNA 펜치
그림9. 단백질 1분자를 따서 닫는 DNA 펜치 합성
(4) 나노스케일 구조체=고분자 매듭과 목걸이
그림10. 모노뉴클레오티드로 캡한 CyD-로타키산
4-3. 국립대학법인 도쿄대학
(1) 다양한 구조를 가진 고분자 집합체
그림11. 다양한 구조를 가진 고분자 집합체
(2) PIC형 베시클(PICsome)을 이용한 생체 이미징
그림12. PIC형 베시클(PICsome)(위)과 그것을 이용한 마우스 종양 조영 이미징 사례(아래)
(3) 뇌내 전달을 가능하게 하는 고분자 미셀
①혈액 뇌관문 통과형 고분자 미셀
그림13. BBB 통과형 고분자 미셀(왼쪽 위), 고분자 미셀이 BBB를 통과하는 모식도(오른쪽 위),
고분자 미셀의 뇌 집적량(왼쪽 아래), 마우스 뇌절편 형광면역염색상(오른쪽 아래)
②핵산 의약품을 뇌내 전달하는 고분자 미셀
그림14. 핵산 의약품을 넣은 고분자 미셀(위), 핵산의 뇌 집적량(왼쪽 아래),
뇌 부위별 기능 평가(오른쪽 아래)]
③항체 의약품을 뇌내 전달하는 고분자 미셀
그림15. 항체의약을 넣은 고분자 미셀(위), 항체의약을 뇌내 전달하는 고분자 미셀의 효과(아래)
(4) '뇌내 분자 탐사'를 실현하는 나노머신 개발
4-4. 공익재단법인 가와사키시산업진흥재단 나노의료이노베이션센터(iCONM)
(1) iCONM 개요
그림16. iCONM의 활동과 전개
(2) iCONM에서 실시되고 있는 연구의 개요
그림17. iCONM에서 실시되고 있는 연구의 개요
그림18. 나노 DDS
그림19. 고분자 나노미셀(스마트 나노머신®)
(3) iCONM의 최근 연구사례
①악성 뇌종양 중 특이적으로 활성화되어 부작용 없이 치료하는 면역 체크포인트 저해 항체 개발 성공
그림20. 수식 항체의 뇌종양 치료 효과
②유전자 치료의 효율을 안전하고 대폭 높이는 간내 모세혈관 코팅제 개발
~간류동 유전자 치료제 클리어런스 제어~
그림21. 간류동벽 표면을 선택적이고 일과성으로 덮는 물질을 개발하여 유전자 치료제의 클리어런스 제어
4-5. 주식회사 분자로봇종합연구소
그림22. 튜브린 2량체의 가상 분자
그림23. VR 지연 문제 해소
5. 유기농 나노머신의 장래 전망
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