일시적으로 안정화된 나노결정성 CaCO3 입자의 초구조체: 물 표면 장력 변화를 통한 형태학적 제어

본 논문에서는 인산기를 갖는 이중 친수성 블록 공중합체(DHBC)의 제어 하에서 나노결정성 CaCO3의 다양한 복합 형태 형성을 기술합니다. DHBC는 poly(ethylene glycol) (PEG) 블록과 최대 40%까지 다양한 인산화도를 갖는 펜던트 poly2-(2-hydroxy ethyl)ethylene 블록으로 구성되며, 이 중 일부는 표면 활성을 나타냅니다. 또한 이러한 중합체는 과포화 Ca(HCO3)2 용액에서 CO2가 서서히 증발하여 형성되는 CaCO3 나노결정을 일시적으로 안정화합니다(Kitano method). 이 중합체는 10(-4) g/L 농도까지도 활성을 유지합니다. DHBC의 특성과 농도에 따라 조절 가능한 복합 셔틀콕 꽃 모양 및 기타 초구조체가 형성되며, 이는 최소 2개월의 향상된 안정성을 갖는 CaCO3 vaterite 나노입자 응집체입니다. 응집은 공기/물 계면의 템플릿 CO2 기포 주변에서 시작되는 것으로 나타났습니다. 성장하는 응집체의 크기와 형태는 중합체 농도, 인산화도 및 물의 표면 장력에 따라 달라집니다. 물의 표면 장력은 응집체가 바닥으로 가라앉아 추가적인 성장 과정을 중단시키는 시점을 결정합니다. 비이온성 계면활성제인 Antharox CO880 첨가를 통한 물 표면 장력의 변화 역시 응집체 형태의 변화를 유도할 수 있으므로, 설명된 방법이 복잡한 CaCO3 형태 생성을 위한 단순하고 다용도의 접근법임을 시사합니다.