Visualization of the amphiphilic interface through fluorescence is of importance to understand the interfacial phenomena in a non-invasive way. However, there is a scarcity of surfactant conjugated polymers with strong fluorescence owing to the difficulty of synthetic procedures employing a hydrophobic polymer backbone with strongly hydrophilic side-chains. Herein, we report novel fluorescent polymeric surfactants based on conjugated polyelectrolytes (CPEs) containing zwitterionic and alkyl side-chains. A fluorescent poly(phenylene ethynylene) (PPE) backbone with amine and alkyl groups was synthesized by Sonogashira-type polymerization. The amines on PPE were treated with 1,3-propanesultone, resulting in the formation of zwitterionic groups. Stable oil-in-water emulsion was successfully formed with co-surfactants. The conformations of polymers in different physical states were compared through photophysical analysis. It was found that the PPE backbone was highly planarized at the oil-water interface with extended π-π interactions, providing potential applications in the non-invasive visualization of amphiphilic interfaces found in colloids and biology.

양극성 계면을 형광을 통해 시각화하는 것은 계면에서 발생하는 여러 과학적 현상을 이해하는 데에 중요하다. 하지만 양극성 및 형광 특성을 동시에 보여주는 고분자의 종류는 매우 적으며, 그 주된 이유는 형광을 보이는 소수성 고분자 주사슬과 강한 친수성을 가지는 곁사슬을 동시에 합성하는 것이 까다롭기 때문이다. 공액 고분자 전해질 구조를 기반으로, 폴리페닐렌 에타이닐렌을 주사슬로 하는 새로운 양극성 형광 고분자를 합성하였다. 각각 아민과 알킬그룹을 가지는 두 단량체를 소노가시라 중합법을 통해 고분자를 합성하고, 1,3-프로판설톤과의 반응을 통해 아민그룹을 양쪽성이온(zwitterion)으로 만들어 강한 극성을 가지도록 하였다. 공계면활성제를 함께 이용하여 안정적인 오일-물 에멀젼을 형성하였다. 고분자의 형태를 광물리학을 이용해 분석한 결과, 용액, 침전, 박막과 비교하여 에멀젼에서는 고분자의 형태가 크게 평면화되고 따라서 π-π 상호작용이 커짐을 발견하였다. 이러한 결과는 향후 다양한 콜로이드 및 생물학에서 나타나는 양극성 계면의 시각화에 응용될 수 있을 것으로 기대된다.

Keywords: fluorescent polymer, conjugated polymer, conjugated polyelectrolyte, surfactant, emulsion.