《우리는 중요과학기술부문에 힘을 집중하면서 레이자를 비롯한 새로운 과학기술분야를 발전시키며 새로 건설하는 공장들과 기술개건대상들에 최신과학기술을 적극 받아들이도록 하여야 합니다. 이와 함께 수학, 물리학, 생물학을 비롯한 기초과학에 대한 연구를 강화하여 그것이 인민경제와 과학기술발전에 적극 이바지하도록 하여야 합니다.》 (
고분자전해질사슬들을 높은 접지밀도로 구형나노립자계면에 흡착시키면 고분자전해질사슬들사이의 호상작용에 의하여 매개 고분자사슬은 부착면에 수직인 방향으로 배향되게 되며 결국 구형고분자전해질솔이 형성된다.
평면형고분자전해질솔들이 나노통로에 형성되여 정류기, 이온수감, 흐름발브와 같은 여러가지 기능을 수행한다면 구형고분자전해질솔들은 약물을 손상된 세포나 조직에로 정확히 발송하기 위하여 국부적이며 이질적인 페하변화조건하에서 예민하게 약물을 방출시킬수 있도록 설계되여 사용되고있으며 기름회수나 유탁액안정화와 같은 분야들에서도 널리 리용된다.
구형고분자전해질솔에 대한 연구들은 대체로 척도화리론과 엄격한 자체모순없는 마당리론들에 기초하여 진행되였다. 그러나 그 리론들은 고분자전해질층의 안쪽과 바깥쪽에서 수소이온분포가 볼츠만분포에 따른다는 가정에 기초한다. 최근에 그러한 수소이온농도에 대한 서술이 실지로 열력학을 위반한다는것을 확인하고 고분자전해질층의 이온화를 적중히 고려하여 수소이온농도를 서술하려는 연구가 진행되였다.
배제체적효과와 일반화된 질량작용법칙을 고려하는 한가지 자체모순없는 마당리론인 강한펼쳐짐리론이 새롭게 제기되여 평면형고분자전해질이 흡착된 나노통로에서의 여러가지 수송현상들과 계면현상들에 적용되였다.
우리는 배제체적효과와 질량작용법칙을 고려하는 강한펼쳐짐리론을 처음으로 구형고분자전해질솔의 경우에 적용하여 구조적 및 정전기적성질들을 연구하였다.
먼저 구형고분자전해질솔의 정전기효과, 튐성 및 배제체적효과, 이온화에네르기를 고려하면서 계의 자유에네르기를 구성하고 변분원리에 기초하여 구형고분자전해질솔들 주위에 형성되는 전기마당분포와 이온분포, 고분자전해질사슬의 단량체분포와 고분자전해질사슬끝분포를 결정하기 위한 자체모순없는 마당방정식들을 결정하였다.
우리는 내부심립자의 반경이 작을수록 고분자전해질솔이 두터워지며 더우기 단량체밀도함수가 작아진다는것을 밝혔다.
또한 단량체배제체적효과와 대전매듭밀도가 커질수록 고분자전해질솔이 두터워지며 전해질용액의 농도가 작을수록, 페하가 클수록 고분자전해질솔이 두터워진다는것을 밝혔다.
연구에서 제기한 리론은 선행연구들에서의 고분자전해질사슬길이의 불변성과 같은 심한 제약조건을 필요로 하지 않고 보다 일반적인 경우에 적용할수 있다. 다만 강한펼쳐짐이 진행될수 있게 접지밀도가 충분히 클것을 요구할뿐이다.
연구결과는 약물운반체와 같은 페하응답형고분자전해질이 흡착된 나노립자들의 개발에 도움을 줄것으로 기대된다.
우리의 연구결과는 잡지《Physics of Fluidis》(34, 097121 (2022))에 《Electric double layer of spherical pH-responsive polyelectrolyte brushes in an electrolyte solution: A strong stretching theory accounting for excluded volume interaction and mass action law》(https://doi.org/10.1063/5.0115975)의 제목으로 출판되였다.
