2012 업데이트 (Yeo, paper_021): (LPEI/PAA 4.7/4.7)₉.₅ (LPEI 최상층) 위에서, M13 바이러스를 정렬시키는 동일한 고이동성 표면(papers 007/009/010)이 SbpA-slayer-protein S-층 단량체를 상온에서 대면적 2D 결정성 단층 패치(~8 μm, p4, ~8 nm 높이)로 유도하며(SbpA-2D-crystal-array), 50 °C에서는 추가적으로 1D 필라멘트 중간 경로가 열린다(temperature-gated-1D-to-2D-assembly). 참조: Yeo et al., ACS Macro Letters (2012).

LPEI/PAA 약한 폴리전해질 다층막

LPEI (선형 폴리(에틸렌이민), 분자량 25,000) / PAA (폴리(아크릴산), 분자량 90,000)의 약한 폴리전해질 다층막은 pH 5.0에서 통상적인 LBL 방법으로 조립되며, 자발적 바이러스 정렬을 가능하게 하는 기판이다(virus-LBL-interdiffusion-ordering).

두께는 018 이중층 구간에서 0약 500 nm에 걸쳐 초선형(지수함수적) 성장을 보이며(참조: Yoo et al., Nat. Mater. (2006), Fig. 1a), 전 구간에서 평균 표면 조도는 < 1 nm이다. 핵심 특성은 분자량 25K의 LPEI가 막 내에서 가역적으로 상호확산하여 정전기적 가교를 해제한다는 점으로, 이를 분자량 250K의 LPEI로 교체하면 상호확산이 차단되어 모든 정렬이 억제됨으로써 확인된다(참조: Yoo et al., Nat. Mater. (2006), p. 237). 비교 대상인 강한 PEM인 PDAC/PSS는 상호확산을 보이지 않아 바이러스가 무질서하게 적층된다. 유형은 auxiliary(제품의 구조적 성분이 아님)가 아닌 material(조립된 소자 구조의 일부)로 분류된다.

pH 의존적 조성 및 성장 거동 (Yoo 2008)

LPEI의 이온화도(pKa ≈ 5.5)는 조성과 이동성을 조절하는 분자 수준의 제어 변수이다:

• pH 3.0 → 5.0에서 LPEI 질량 분율은 **45%에서 62%**로 증가하고(TGA) / 45–57%(타원편광법 기반 도출), 표면 RMS 조도는 1.5 nm에서 0.3 nm로 감소한다(참조: Yoo et al., ACS Nano (2008), Fig. 4C, SI Fig. S₁).
• 막 성장은 pH 3.5 미만에서 선형(LPEI 이온화도 ~70–80%)이며, pH 4.0 이상에서 초선형/지수함수적이다(참조: Yoo et al., ACS Nano (2008), Fig. 3).
• 바이러스의 정렬 조립에는 최소 두께 90–100 nm가 필요하며, 이 임계값 이상에서는 정렬 품질이 두께와 무관하다(참조: Yoo et al., ACS Nano (2008)).

두께 임계값 및 SACM 패터닝 (Yoo 2008, Nano Lett.)

이동성 게이트는 독립적인 막 특성으로 정량화된다: **>100 nm (≥10.5 BL)**에서 자발적 바이러스 정렬이 가능하며, **<10 nm (2.5–3.5 BL)**에서는 바이러스가 운동학적으로 동결된다(참조: Yoo et al., Nano Lett. (2008), Fig. 1, p. 1082). PEM을 먼저 완전히 증착한 후 바이러스를 독립적으로 추가할 수 있으므로, 막을 바이러스 증착 전에 SACM 패터닝할 수 있다(solvent-assisted-capillary-molding; 470 nm 막, 500 nm PDMS 공동, 팽윤 패턴 선택성 ~700 nm 선폭).

배터리 기판 및 고체 전해질/분리막 (2006 Science, 2008 PNAS)

• 유연 배터리 기판 — 자립형 (LPEI/PAA)₁₀₀.₅ 막이 10 cm × 4 cm 크기의 Co₃O₄-virus-nanowire 단층을 지지하며, 잠재적 고체 전해질/분리막으로서의 이온 전도성이 제시된다(참조: Nam et al., Science (2006), Fig. 4, p. 888).
• 150 nm 고체 전해질/분리막 — 스탬핑 마이크로배터리에서 pH 5.0의 12 이중층으로 형성된 150 nm 막(타원편광법)이 Li-이온 전도성 분리막과 M13 조립 기판의 역할을 동시에 수행한다(LPEI 분자량 25,000 / PAA 분자량 90,000, paper_007과 동일한 고분자); 참조: Nam et al., PNAS (2008), p. 2 및 stamped-microbattery-electrode. (방법 섹션에는 상호확산 정렬이 목적이 아닌 LbL 증착 단계에 LPEI 분자량 250,000도 기재되어 있으나, paper_007의 25K 전용 정렬 요건과 모순되지 않는다.)

전기장 보조 변형 (Ko 2011, Macromolecules)

별도의 전기영동 방식에서는 LPEI 분자량 250,000(정렬용 25K가 아님)과 PAA 분자량 90,000을 사용하며, 약 10배 높은 처리 속도로 증착된다: 1.0 V, pH 4.5에서 10 이중층 증착 시 800 nm를 달성한다(참조: Ko et al., Macromolecules (2011), Fig. 2B). 인가 전압 >2.8 V는 기존의 pH 3.5–5.0 범위를 벗어난 pH 6–10에서도 LbL을 가능하게 한다(참조: Ko et al., Macromolecules (2011), Fig. 7). 분자량 250K의 LPEI는 바이러스의 상호확산 정렬을 지원하지 않으므로(paper_007의 25K 요건 참조), 이는 정렬 조립 방식의 대체 수단이 아닌 공정 속도 향상 도구이다(electric-field-assisted-LbL-deposition 참조).