JP5643343B2 - 粒子の製造方法 - Google Patents

Description

本願は、粒子の製造方法に関し、より具体的には、数ナノメートル（ｎｍ）から数十マイクロメートル（μｍ）のサイズを有する多様な模型の粒子の製造方法に関する。

ナノ粒子またはマイクロ粒子を特定の配列状態に整列することは、現代科学と技術において極めて重要な領域である。高精密物質及び装置に前記言及した粒子アレイを使用するためには、粒子は、数ｍｍ以上の大きな欠点がないアレイに整列されなければならず、結晶配向及び格子対称に対する完璧な調節がなければならない。

粒子を整列させるために、従来には、基板上で粒子を整列する方法を使用しているが、このような方法によって形成された粒子アレイは、層状構造をなしており、アレイが充分な表面積を有することができず、またアレイを構成する粒子のサイズがマイクロ水準であり、集積度を向上させることができないという問題があった。

このような問題を解消するためには、ナノ水準のサイズを有し、表面積に優れた粒子及びこのような粒子を含むアレイの開発が切実に要求される。

本願は、前記言及した従来の問題点を解決するために考案されたものであり、本願は、ナノ水準以上のサイズを有し、厚さが均一で滑らかなコーティング層が形成された粒子の製造方法を提供する。

しかし、本願が解決しようとする課題は、以上で記述した課題に限らず、記述されなかったまた他の課題は、以下の記載から当業者に明確に理解されることができるであろう。

前記目的を達成するために、本願の一側面は、第１基材上の収容溝に補助体を挿入して、前記補助体の第１表面は、前記収容溝に収容され、前記補助体の第２表面は、外部に露出させるステップ、前記第２表面に第１コーティング層を形成するステップ、前記第１コーティング層が形成された補助体に第２基材を付着するステップ、前記第２基材に付着した前記第１コーティング層が形成された補助体を前記第１基材から分離して、前記第１コーティング層が形成された補助体の第１表面を外部に露出させるステップ、前記補助体の第１表面上に第２コーティング層を形成するステップ、及び前記第１コーティング層と前記第２コーティング層とが形成された補助体を前記第２基材から分離するステップを含む粒子の製造方法を提供する。
すなわち、本願の一側面は、少なくとも第１表面及び第２表面を備え、第１コーティング層および第２コーティング層が形成される、コア材としての補助体、並びに第１基材及び第２基材を利用してなる粒子の製造方法であって、下記（１）〜（７）のステップを含むことを特徴とする粒子の製造方法である。
（１）第１基材上の収容溝にコア材としての補助体を挿入し、コア材としての補助体の第１表面を、収容溝に収容するとともに、コア材としての補助体の第２表面を、外部に露出させるステップ
（２）第２表面に第１コーティング層を形成するステップ
（３）第１コーティング層が形成されたコア材としての補助体に、第２基材を付着させるステップ
（４）第１コーティング層が形成され、第２基材に付着した状態のコア材としての補助体を、第１基材から分離して、第１コーティング層が形成されたコア材としての補助体の第１表面を外部に露出させるステップ
（５）コア材としての補助体の第１表面上に第２コーティング層を形成するステップ
（６）第１コーティング層と第２コーティング層とが形成されたコア材としての補助体を第２基材から分離し、第１コーティング層と第２コーティング層とを有するコア材としての補助体を粒子として得るステップ
（７）粒子の第１コーティング層及び第２コーティング層の厚さを全て均一にするステップ

本願の粒子は、多様なサイズ及び形態を有する補助体表面にコーティング層を形成することで製造されるため、ナノ水準からマイクロ水準のサイズを有する粒子を容易に製造することができる。また、本願の粒子は、均一で滑らかなコーティング層を有しており、モジュール製作が容易で、集積度を極大化させることができる効果があり、このような粒子を含む粒子アレイは、人工光合性分野などの多様な分野に利用することができる。

本願の一具現例による粒子の断面図である。 本願の一具現例による多様な形状の粒子の断面を示す。 本願の一具現例による粒子の製造工程図である。 本願の一具現例による粒子のコーティング層を均一にする工程図である。 本願の一実施例によるＷ−Ｔｉコーティング層が蒸着された、ＳｉＯ_２補助体を含むＰＤＭＳ基材を電子顕微鏡で観察した写真である。 本願の一実施例によるＷ−ＴｉがコーティングされたＳｉＯ_２補助体の断面を透過電子顕微鏡（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ、ＴＥＭ）で観察した写真である。 本願の一実施例によるＷ−Ｔｉコーティング層が形成されていない純粋なＳｉＯ_２補助体とＷ−ＴｉがコーティングされたＳｉＯ_２補助体との断面を比較観察した写真である。 本願の一実施例によるＩＴＯコーティング層が蒸着された、ＳｉＯ_２補助体を含むＰＤＭＳ基材を電子顕微鏡で観察した写真である。 本願の一実施例によるＩＴＯがコーティングされたＳｉＯ_２補助体の断面を透過電子顕微鏡で観察した写真である。

以下、添付した図面を参照して、本願が属する技術分野で通常の知識を持った者が容易に実施することができるように本願の具現例及び実施例を詳しく説明する。

しかし、本願は、様々な異なる形態で具現されることができ、ここで説明する具現例及び実施例に限らない。そして、図面で本発明を明確に説明するために、説明と関係ない部分は省略し、明細書全体を通じて類似した部分に対しては、類似した図面符号を付けた。

本願の明細書全体において、ある部分がある構成要素を『含む』とすると、これは、特に反対する記載がない限り、他の構成要素を除外するのではなく、他の構成要素をさらに含むことができることを意味する。

本明細書で使用される程度の用語『約』、『実質的に』などは、言及された意味に固有の製造及び物質許容誤差が提示される時、その数値でまたはその数値に近接した意味として使用され、本願の理解を助けるために、正確であるか絶対的な数値が言及された開示内容を非良心的な侵害者が不当に利用することを防止するために使用される。本願の明細書全体で使用される程度の用語『〜（する）ステップ』または『〜のステップ』は、『〜のためのステップ』を意味しない。

本願の一側面による粒子の製造方法は、第１基材上の収容溝に補助体を挿入して、前記補助体の第１表面は、前記収容溝に収容され、前記補助体の第２表面は、外部に露出させるステップ、前記第２表面に第１コーティング層を形成するステップ、前記第１コーティング層が形成された補助体と第２基材とを付着するステップ、前記第２基材に付着した前記第１コーティング層が形成された補助体を前記第１基材から分離して、前記第１コーティング層が形成された補助体の第１表面を外部に露出させるステップ、前記補助体の第１表面上に第２コーティング層を形成するステップ、及び前記第１コーティング層と前記第２コーティング層とが形成された補助体を前記第２基材から分離するステップを含む。
すなわち、本願の一側面による粒子の製造方法は、少なくとも第１表面及び第２表面を備え、第１コーティング層および第２コーティング層が形成される、コア材としての補助体、並びに第１基材及び第２基材を利用してなる粒子の製造方法であって、下記（１）〜（７）のステップを含むことを特徴とする粒子の製造方法である。
（１）第１基材上の収容溝にコア材としての補助体を挿入し、コア材としての補助体の第１表面を、収容溝に収容するとともに、コア材としての補助体の第２表面を、外部に露出させるステップ
（２）第２表面に第１コーティング層を形成するステップ
（３）第１コーティング層が形成されたコア材としての補助体に、第２基材を付着させるステップ
（４）第１コーティング層が形成され、第２基材に付着した状態のコア材としての補助体を、第１基材から分離して、第１コーティング層が形成されたコア材としての補助体の第１表面を外部に露出させるステップ
（５）コア材としての補助体の第１表面上に第２コーティング層を形成するステップ
（６）第１コーティング層と第２コーティング層とが形成されたコア材としての補助体を第２基材から分離し、第１コーティング層と第２コーティング層とを有するコア材としての補助体を粒子として得るステップ
（７）粒子の第１コーティング層及び第２コーティング層の厚さを全て均一にするステップ

一具現例において、ステップ（１）において、収容溝にコア材としての補助体を挿入するに際して、第１基材上にコア材としての補助体を分散させた後、物理的圧力をかけることが好ましいが、これに限らない。例示的具現例において、前記物理的圧力は、擦り（ｒｕｂｂｉｎｇ）または押し付け（ｐｒｅｓｓｉｎｇ ａｇａｉｎｓｔ ｓｕｂｓｔｒａｔｅ）によってかけられることが好ましいが、これに限らない。

他の具現例において、第１コーティング層を形成するステップ（２）及び第２コーティング層を形成するステップ（５）において、第１コーティング層及び第２コーティング層を独立的に真空蒸着、スパッタリング、またはスピンコーティングによって形成することが好ましいが、これに限らない。例示的具現例において、前記真空蒸着は、１０^−２ｔｏｒｒ〜１０^−３ｔｏｒｒの圧力で行われることができるが、これに限らない。例示的具現例において、前記真空蒸着は、１０℃〜３００℃の温度で行われることが好ましいが、これに限らない。

また他の具現例において、前記第２基材は、高分子層をさらに含むことが好ましいが、これに限らない。前記高分子層は、熱または光の照射によって前記第２基材から容易に分離または除去されることができるものであれば、特に制限なく使用されることができる。例えば、前記高分子層は、ＰＥＩ（Ｐｏｌｙｅｔｈｅｒｉｍｉｄｅ）を含むことができるが、これに限らない。例示的具現例において、ステップ（６）において、第１コーティング層と第２コーティング層とが形成されたコア材としての補助体を、第２基材から分離するに際して、高分子層を加熱して除去することが好ましいが、これに限らない。

また他の具現例において、粒子の第１コーティング層及び第２コーティング層を全て均一にするステップ（７）において、第１コーティング層と第２コーティング層とが形成されたコア材としての補助体をナノステージとプレートとの間に配置させ、ナノステージを回転及び線形移動させることが好ましいが、これに限らない。

例示的具現例において、粒子の第１コーティング層及び第２コーティング層を全て均一にするステップ（７）において、１００℃〜５００℃の温度で第１コーティング層及び第２コーティング層を酸化させる工程をさらに含むことが好ましいが、これに限らない。

また他の具現例において、前記第１コーティング層と前記第２コーティング層とは、同一の物質または異なる物質を含むことができるが、これに限らない。

また他の具現例において、前記第１コーティング層及び前記第２コーティング層の厚さは、独立的に約１ｎｍ〜約１０，０００ｎｍであることが好ましいが、これに限らない。

また他の具現例において、前記第１コーティング層及び前記第２コーティング層は、独立的に単一成分の金属、合金、単一成分の非金属、非金属混合物、金属−非金属混合物、非金属混合物のカルコゲン化物、窒化物、燐化物、及びハロゲン化物からなる群から選択される少なくとも一つであることが好ましいが、これに限らない。

また他の具現例において、前記第１基材は、シリコーン（Ｓｉ）または高分子を含むことができるが、これに限らない。例えば、前記高分子は、ポリジメチルシロキサン（ｐｏｌｙｄｉｍｅｔｈｙｌｓｉｌｏｘａｎｅ）またはポリメチルメタクリレート（ｐｏｌｙｍｅｔｈｙｌｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ）を含むことができるが、これに限らない。

また他の具現例において、コア材としての補助体の平均サイズは、約１ｎｍ〜約１００，０００ｎｍであることができるが、これに限らない。

また他の具現例において、コア材としての補助体は、二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）を含むことができるが、これに限らない。

また他の具現例において、コア材としての補助体は、球形、楕円体、五角柱型、六角柱型、八角柱型、七角柱型、円柱型、角が丸められた六角柱型、六面体型、及び角が丸められた六面体型からなる群から選択される少なくとも一つの形状を有することが好ましいが、これに限らない。

また他の具現例において、前記第１コーティング層及び前記第２コーティング層のそれぞれは、独立的にＷ−Ｔｉ、Ｔｉ、Ｗ、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＣｄＭｎＴｅ、ＧａＰ、Ｓｉ、ＳｉＣ、ＴｉＯ_２、ＳｉＯ、ＳｉＯＣ、ＳｉＯＮ、ＺｎＯ_２、ＳｒＴｉＯ_３、ＦｅＴｉＯ_３、ＭｎＴｉＯ_３、ＢａＴｉＯ_３、ＺｒＯ_２、Ｎｂ_２Ｏ_５、ＫＴａＯ_３、ＷＯ_３、Ｆｅ_２Ｏ_３、ＳｎＯ_２及びこれらの組合でなる群から選択されるものを含むことができるが、これに限らない。

本願のまた他の側面による粒子アレイは、前記言及した本願の粒子を含む。前記粒子アレイ及び前記粒子は、前記粒子の製造方法に記述された内容を全て含むことができ、便宜上、重複記載を省略する。

以下、図面を参照して、本願の粒子及びこれの製造方法に対して具体的に説明する。しかし、本願はこれに限らない。

図１は、本願の一具現例による粒子（１０）の断面図である。

粒子の役割をする物質を利用して直接的な方法で粒子を製造する従来方法では、多様な範囲のサイズを有して表面積に優れた粒子、例えば球形状の粒子を作ることが困難であった。これにより、本願は、数ナノメートル(ｎｍ)から数十マイクロメートル(μｍ)のサイズを有し、表面積に優れた粒子(１０)を容易に製造するために、間接的な方法を使用する。より具体的に、ナノサイズを有して多様な球形またはその他の多様な模様を容易に作ることができる材料を利用して骨組みの役割をすることができる補助体（１１）を作った後、前記補助体（１１）に粒子(１０)の役割をするコーティング層（１５）をコーティングしてナノサイズの球形の粒子（１０）を製造する。

以下の明細書では、球形の補助体（１１）及びこれを利用して製造された球形の粒子（１０）を具現例または実施例として記載しているが、前記補助体及び前記粒子の形状を特に限定するのではなく、図２に示すように、球形、楕円体、五角柱型、六角柱型、八角柱型、七角柱型、円柱型、角が丸められた六角柱型、六面体型、及び角が丸められた六面体型の断面を有する多様な形状を含むことができる。

一具現例において、前記補助体（１１）は、約１ｎｍ〜約１００，０００ｎｍの平均サイズを有することができる。前記補助体（１１）の平均サイズが１ｎｍ未満である場合、サイズが小さ過ぎて粒子（１０）の製造が容易ではなく、一方前記補助体（１１）の平均サイズが１００，０００ｎｍを超過する場合、補助体（１１）の全体サイズが大きくなり過ぎて表面積及び集積度が低下されることがある。前記補助体の平均サイズは、前記補助体（１１）の外接円の直径及び内接円の直径を平均したものである。

このような補助体（１１）の材料は、ナノからマイクロサイズの形状を容易に製造することができ、熱的・化学的に安定した物質であれば特に制限なく使用されることができ、例えば、前記補助体は、二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）を含むものであることができる。前記二酸化ケイ素は、ナノサイズの球形補助体（１１）に容易に製造することができ、熱的・化学的に安定し、形態安全性に優れているため、コーティング層（１５）を長期間安定して維持させることができるという利点がある。

前記補助体（１１）は、これの上下にそれぞれ第１表面（１１ａ）及び第２表面（１１ｂ）が形成されており、前記第１表面（１１ａ）には、第２コーティング層（１３）がコーティングされ、前記第２表面（１１ｂ）には、第１コーティング層（１２）がコーティングされている。

前記補助体上にコーティングされているコーティング層（１５）は、約１ｎｍ〜約１０，０００ｎｍの厚さを有することができる。前記コーティング層（１５）の厚さが１ｎｍ未満である場合、用途展開時に効率が落ちることがあり、一方前記コーティング層（１５）の厚さが１０，０００ｎｍを超過する場合、粒子（１０）の全体サイズが大きくなるため、集積度及び表面積が低下されることがある。

前記第１コーティング層（１２）と前記第２コーティング層（１３）とは、同一のサイズであってもよく、異なるサイズであってもよい。即ち、前記第１コーティング層（１２）の表面積と前記第２コーティング層（１３）の表面積とは、同一であるか異なることがある。これは、後述する粒子（１０）の製造方法において第１基材に形成された収容溝（１１０）の形態によって第１コーティング層（１２）の表面積及び第２コーティング層（１３）の表面積が同一であるか異なる工程を参照すれば、容易に理解することができる。

前記第１コーティング層（１２）及び前記第２コーティング層（１３）のそれぞれは、独立的に単一成分の金属、合金、単一成分の非金属、非金属混合物、金属−非金属混合物、非金属混合物のカルコゲン化物、窒化物、燐化物、及びハロゲン化物のうち少なくとも一つを含むことができる。例えば、前記第１コーティング層（１２）及び第２コーティング層（１３）は、Ｗ−Ｔｉ、Ｔｉ、Ｗ、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＣｄＭｎＴｅ、ＧａＰ、Ｓｉ、ＳｉＣ、ＴｉＯ_２、ＳｉＯ、ＳｉＯＣ、ＳｉＯＮ、ＺｎＯ_２、ＳｒＴｉＯ_３、ＦｅＴｉＯ_３、ＭｎＴｉＯ_３、ＢａＴｉＯ_３、ＺｒＯ_２、Ｎｂ_２Ｏ_５、ＫＴａＯ_３、ＷＯ_３、Ｆｅ_２Ｏ_３、及びＳｎＯ_２のうち少なくとも一つを含むことができるが、これに限らない。

前記第１コーティング層（１２）及び前記第２コーティング層（１３）は、同一の物質でなることができるが、必要な場合、前記第１コーティング層（１２）及び第２コーティング層（１３）を互いに異なる性質を有する物質で形成することができる。例えば、一つの粒子（１０）に酸化機能を有する物質と還元機能を有する物質とを前記第１コーティング層（１２）及び第２コーティング層（１３）としてそれぞれコーティングして形成された粒子（１０）は、酸化機能及び還元機能を同時に具現することができる。

以下では、本願の一具現例による粒子（１０）の製造方法を具体的に説明する。補助体（１１）、コーティング層（１５）などの前述したものと同一の部分に対する具体的な説明は省略する。

図３は、本願の一具現例によるナノサイズの球形粒子（１０）の製造工程図である。先ず、図３（ａ）に示すように、所定の収容溝（１１０）を有する第１基材（１００）を準備する。前記収容溝（１１０）は、上述した補助体（１１）を収容する役割をするものであり、前記補助体（１１）が前記収容溝（１１０）に容易に挿入されることができるように前記補助体（１１）と類似した形状をすることができる。

前記収容溝（１１０）は、前記補助体（１１）の半分サイズ以下でなることができ、この場合、前記第１基材の収容溝に挿入された前記補助体（１１）に第１コーティング層（１２）を形成した後、前記第１コーティング層（１２）に第２基材を付着した後、前記第１基材（１００）から前記第１コーティング層（１２）がコーティングされた補助体（１１）を分離する工程がより容易に行われることができる。前記第１基材は、シリコーン（Ｓｉ）または高分子材質を含むことができる。また、前記高分子材質は、ポリジメチルシロキサン（ｐｏｌｙｄｉｍｅｔｈｙｌｓｉｌｏｘａｎｅ）またはポリメチルメタクリレート(ｐｏｌｙｍｅｔｈｙｌｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ)を含むことができるが、必ずこれに限られるものではない。

本願の一実施例による前記補助体（１１）は、二酸化ケイ素補助体を使用した。前記二酸化ケイ素補助体（１１）の製造のためにエタノール及び水酸化アンモニウム(ＮＨ_４ＯＨ)の溶媒に噴霧器を利用してテトラエチルオルトシリケート(ｔｅｔｒａｅｔｈｙｌｏｒｔｈｏｓｉｌｉｃａｔｅ、ＴＥＯＳ)を添加して混合した後、これを遠心分離し、エタノールで洗浄して二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）パウダーを収得した。次いで、製造された前記二酸化ケイ素パウダーをトルエンに溶かした後、噴射器を利用してアミノプロピルトリエトキシシラン(ａｍｉｎｏｐｒｏｐｙｌｔｒｉｅｔｈｏｘｙｓｉｌａｎｅ、ＡＰＳ)を添加して５時間程度還流し、その後、トルエンで洗浄し、フィルタリング及び乾燥することで、〜６５０ｎｍの粒子サイズを有する二酸化ケイ素補助体（１１）を製造した。

次に、図３（ｂ）に示すように、第１基材（１００）の収容溝（１１０）に補助体（１１）を挿入する。前記挿入により、前記補助体（１１）は、収容溝（１１０）に収容された補助体（１１）の第１表面（１１a）及び外部に露出した補助体（１１）の第２表面（１１ｂ）を有する。

前記補助体（１１）を収容溝（１１０）に挿入する工程は、多様な方法によって行われることができ、前記補助体に物理的圧力をかけることで行うことができる。前記補助体に物理的圧力をかける方法の非制限的な例示として、擦り(ｒｕｂｂｉｎｇ)または押し付け(ｐｒｅｓｓｉｎｇ ａｇａｉｎｓｔ ｓｕｂｓｔｒａｔｅ)が挙げられるが、これに限らない。前記圧力は、前記補助体（１１）が前記第１基材（１００）上の収容溝（１１０）に円滑に挿入されて固定される程度の圧力を付与することができる。

擦りとは、前記補助体上に簡単に物理的な圧力だけをかけて前記補助体と前記第１基材上に物理的または化学的結合を形成させることをいう。前記化学的結合は、水素結合、イオン結合、共有結合、配位結合またはファンデルワールス結合を含むことができ、好ましくは、イオン結合または水素結合を含むことができる。前記擦りは、素手(ｂａｒｅ ｈａｎｄ)、ゴム手袋を着用した手を利用して前記補助体に圧力をかけることができ、擦る道具または擦る機械装置を利用して前記補助体に圧力をかけることができるが、これに限らない。

このように物理的圧力によって前記補助体を挿入する方法は、溶媒に分散した粒子を利用して挿入する従来技術とは違って、精密な温度調節及び湿度調節が必要なく、非常に簡単である。また、所望の方向に前記第１基材上に補助体を速く移動させるため、前記第１基材上で補助体の移動が表面特性（例えば、疎水性、電荷及びｒｏｕｇｈｎｅｓｓ）によって影響を受けることを防ぐ。また、溶媒に分散した粒子を使用する従来技術は、溶媒の毛細管現象によって収容溝内に補助体が挿入され難く、挿入可否が不規則であるが、本願は、補助体に物理的圧力をかけて挿入部に直接挿入させるので、全ての挿入部に補助体を挿入させることができる。

次に、図３（ｃ）に示すように、外部に露出した補助体（１１）の第２表面（１１ｂ）に第１コーティング層（１２）を形成する。前記第１コーティング層を形成する一具現例として、真空蒸着、スパッタリングまたはスピンコーティングを利用してチタニウム(Ｔｉ)のような金属を補助体（１１）の第２表面（１１ｂ）に蒸着させる工程を通じて行われることができる。前記真空蒸着工程は、アルゴンガスと約１０^−２トル（ｔｏｒｒ）〜１０^−３トル（ｔｏｒｒ）の雰囲気で約４０ワット〜約１５０ワット、及び約１０℃〜約３００℃の温度で行うことができる。前記条件は、第１コーティング層（１２）が補助体（１１）と円滑に接着されるようにする範囲で設定されなければならないが、その理由は、後述する第２基材（２００）に付着した補助体（１１）を第１基材（１００）から分離する工程中、コーティング層（１５）が損傷される問題を防止するためである。即ち、補助体（１１）が第１基材（１００）と強く付着しており、前記補助体（１１）の第１コーティング層（１２）の接着力が弱い場合、前記分離工程中に第１コーティング層（１２）が剥がれることがある。

次に、図３（ｄ）に示すように、前記第１コーティング層（１２）が形成された補助体（１１）に第２基材（２００）を付着する。前記第２基材(２００）は、前記第１基材（１００）から補助体（１１）を容易に分離させる役割とともに、前記補助体（１１）の第１表面（１１a）を円滑にコーティングするための支持体のような役割をする。

前記第１コーティング層（１２）は、単一成分の金属、合金、単一成分の非金属、非金属混合物、金属−非金属混合物、非金属混合物のカルコゲン化物、窒化物、燐化物、及びハロゲン化物のうち少なくとも一つを含むことができる。例えば、前記第１コーティング層（１２）及び第２コーティング層（１３）は、Ｗ−Ｔｉ、Ｔｉ、Ｗ、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＣｄＭｎＴｅ、ＧａＰ、Ｓｉ、ＳｉＣ、ＴｉＯ_２、ＳｉＯ、ＳｉＯＣ、ＳｉＯＮ、ＺｎＯ_２、ＳｒＴｉＯ_３、ＦｅＴｉＯ_３、ＭｎＴｉＯ_３、ＢａＴｉＯ_３、ＺｒＯ_２、Ｎｂ_２Ｏ_５、ＫＴａＯ_３、ＷＯ_３、Ｆｅ_２Ｏ_３、及びＳｎＯ_２のうち少なくとも一つを含むことができるが、これに限らない。

前記第１コーティング層（１２）がコーティングされた補助体（１１）に第２基材（２００）を付着する一具現例をより具体的に説明すると、下記の通りである。スピンコーティングを通じてガラス板（２２０）にポリエーテルイミド(Ｐｏｌｙｅｔｈｅｒｉｍｉｄｅ)のような高分子を前記ガラス板（２２０）にコーティングして前記高分子層（２１０）が形成された第２基材を準備する。以後、前記第２基材に形成された前記高分子層（２１０）を前記第１コーティング層（１２）がコーティングされた補助体（１１）に安着させた後、圧力をかけて、前記第１コーティング層（１２）がコーティングされた補助体（１１）に前記第２基材（２００）を付着する。

最後に、図３（ｅ）に示すように、前記第２基材（２００）に付着した補助体（１１）を前記第１基材（１００）から分離することで、前記補助体（１１）の第１表面（１１ａ）を外部に露出させる。前記第１基材（１００）の収容溝（１１０）は、前記補助体（１１）の第１表面（１１ａ）と物理的に弱く付着しているため、第１基材（１００）は、補助体（１１）から容易に分離することができる。仮に、前記補助体（１１）が前記第１基材（１００）から円滑に分離されない場合、前記第１基材（１００）に熱を加える工程を追加することで、前記第２基材（２００）に付着した補助体（１１）を前記第１基材（１００）からより容易に分離させることができる。

以後、図３（ｆ）に示すように、前記補助体（１１）の第１表面（１１ａ）に第２コーティング層（１３）を形成する工程を実施する。これにより、前記補助体（１１）の全体表面がコーティング層（１５）でなるようになる。前記第２コーティング層を形成する工程は、上述した前記補助体（１１）の第２表面（１１ｂ）に第１コーティング層（１２）をコーティングする工程と同一の方法を利用して行うことができ、便宜上、重複記載を省略する。

前記第２コーティング層（１３）は、単一成分の金属、合金、単一成分の非金属、非金属混合物、金属−非金属混合物、非金属混合物のカルコゲン化物、窒化物、燐化物、及びハロゲン化物のうち少なくとも一つを含むことができる。例えば、前記第１コーティング層（１２）及び第２コーティング層（１３）は、Ｗ−Ｔｉ、Ｔｉ、Ｗ、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＣｄＭｎＴｅ、ＧａＰ、Ｓｉ、ＳｉＣ、ＴｉＯ_２、ＳｉＯ、ＳｉＯＣ、ＳｉＯＮ、ＺｎＯ_２、ＳｒＴｉＯ_３、ＦｅＴｉＯ_３、ＭｎＴｉＯ_３、ＢａＴｉＯ_３、ＺｒＯ_２、Ｎｂ_２Ｏ_５、ＫＴａＯ_３、ＷＯ_３、Ｆｅ_２Ｏ_３、及びＳｎＯ_２のうち少なくとも一つを含むことができるが、これに限らない。

前記第２コーティング層（１３）は、前記第１コーティング層（１２）と同一の物質であるか、前記第１コーティング層（１２）と第２コーティング層（１３）とは、それぞれ機能が異なる物質であることができるが、このように一つの補助体（１１）に機能が異なる物質がコーティングされる場合、集積度を高めることができ、用途展開時に効率を向上させることができる。

次に、図３（ｇ）に示すように、前記第１コーティング層（１２）と前記第２コーティング層（１３）とがコーティングされた補助体（１１）を前記第２基材（２００）から分離する工程を実施する。こうして、第１コーティング層（１２）と第２コーティング層（１３）とがコーティングされた補助体（１１）のみを取ることができる。例えば、前記第２基材上に高分子層が追加で形成されている場合、前記分離工程は化学的方法、即ち、酸を利用して前記第２基材（２００）に追加形成された高分子層をＡｒイオンビームまたはＩＣＰ(Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ ｃｏｕｐｌｅｄ ｐｌａｓｍａ)を利用してエッチングして除去するか、熱または光を利用して前記第２基材（２００）に追加形成された高分子層を燃消させて除去することができる。上述したように製造された、補助体（１１）上の前記第１コーティング層（１２）と前記第２コーティング層（１３）とは、これの接着部位に導出されたコーティング層を有することができ、この場合、前記導出されたコーティング層を除去してコーティング層（１５）の表面を滑らかにするための工程が必要となる。

図４は、本願の一具現例による粒子（１０）のコーティング層（１５）を均一にする工程図である。図４に示すように、前記補助体（１１）のコーティング層（１５）を均一にする工程は、均一化装置（３００）を利用して行われることができる。より具体的に、前記第２基材（２００）から分離した補助体（１１）をナノステージ（３２０）上に分散させ、前記分散した補助体（１１）に上部プレート（３１０）を安着させた後、前記ナノステージ（３２０）を回転及び/または線形移動させて補助体（１１）のコーティング層（１５）を均一にすることができる。このような工程を通じて、前記補助体（１１）の表面に導出されたコーティング層（１５）が除去され、コーティング層（１５）が滑らかで均一になる。

前記補助体（１１）のコーティング層（１５）を均一にするために、前記ナノステージ（３２０）及び上部プレート（３１０）との間隔は、コーティング層（１５）が形成された補助体（１１）の直径と同一に設定することができるが、これに限らない。前記ナノステージ（３２０）及び上部プレート（３１０）との間隔がコーティングされた補助体（１１）の直径より小さい場合、補助体（１１）のコーティング層（１５）が損傷されることがあり、反対の場合、補助体（１１）の表面に導出されたコーティング層（１５）が円滑に除去されないことがある。

一具現例において、前記補助体（１１）のコーティング層（１５）を均一にする工程は、酸素ガスが付与された状態で１００℃〜５００℃の温度で前記補助体（１１）のコーティング層（１５）を酸化させる工程を追加で含むことができる。例えば、コーティング層（１５）が金属を含む場合、前記酸化工程を通じて補助体（１１）の金属コーティング層（１５）は金属酸化物コーティング層（１５）に転換されることができ、前記金属の種類に応じて前記金属酸化物は半導体特性または絶縁体特性を示すものであることができる。

選択的に、本願の粒子（１０）の製造方法は、上述した工程のうち、補助体（１１）の表面に形成されたコーティング層（１５）は除去せず、第１基材（１００）及び第２基材（２００）上に形成された不要なコーティング層（１５）を選択的に除去する工程をさらに含んで行われることができる。この場合、上述した補助体（１１）のコーティング層（１５）を均一にする工程が省略されることができ、コーティング層（１５）の表面がさらに滑らかになることができる。前記第１基材（１００）及び第２基材（２００）上に形成されたコーティング層（１５）を選択的に除去する工程は、第１コーティング層（１２）及び第２コーティング層（１３）をコーティングする工程後に行われることができる。即ち、前記コーティング層（１５）にフォトレジストー層をコーティングした後、前記フォトレジストー層上にフォトマスクを載せた後、紫外線を照射し、現像液を吹き付けた後にエッチング（Ｅｔｃｈｉｎｇ）する工程を通じて第１基材（１００）及び第２基材（２００）上に形成されたコーティング層（１５）のみを選択的に除去することができる。

本願は、前記言及した工程を通じて補助体（１１）の全体表面にコーティング層（１５）が形成された粒子（１０）を製造することができる。前記粒子（１０）は、数ナノから数十マイクロまで多様なサイズを有することで、現代科学文明に多くの応用可能性を提供することができる。

以下で、実施例を挙げて本願をより詳しく説明するが、本願はこれに限らない。

[実施例１]
平均直径が６５０ｎｍである球形の収容溝を有するＰＤＭＳ基材上に、擦り(ｒｕｂｂｉｎｇ)によって球形のＳｉＯ_２補助体を挿入した。以後、ＲＦスパッタリング工程によって前記ＳｉＯ_２補助体の露出した表面を含み、前記補助体が挿入されたＰＤＭＳ基材上にＷ−Ｔｉを蒸着した。より具体的に、前記ＲＦスパッタリングの蒸着工程は、２×１０^−２ｔｏｒｒ、アルゴンガス５０ｓｃｃｍ、２５℃の雰囲気で蒸着される前記ＰＤＭＳ基板を約５ｃｍ程度離隔(ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ ｄｉｓｔａｎｃｅ)させた状態で、６０Ｗの電力(ｒ.ｆ.ｐｏｗｅｒ)を１分間印加することで行われた。前記Ｗ−Ｔｉコーティング層の厚さは、約１５ｎｍで〜２０ｎｍであった。図５は、前記言及した工程によって形成されたＷ−Ｔｉコーティング層が蒸着された、ＳｉＯ_２補助体を含むＰＤＭＳ基材を電子顕微鏡で観察した写真である。

次いで、ガラス基材及びその上に形成されたＰＥＩ層を含むＰＥＩ／ガラス基材を前記Ｗ−Ｔｉコーティング層が形成されたＰＤＭＳ基材に接触した後、分離させる方法によって、前記ＰＤＭＳ基材上にＳｉＯ_２補助体をＰＥＩ／ガラス基材上に転写した。以後、ＲＦスパッタリング工程によってＷ−Ｔｉが蒸着されていないＳｉＯ_２補助体の一側面に追加でＷ−Ｔｉを蒸着した。より具体的に、前記ＲＦスパッタリングの蒸着工程は２×１０^−２ｔｏｒｒ、アルゴンガス５０ｓｃｃｍ、２５℃の雰囲気で１分間行われ、蒸着される前記ガラス基板を約２ｃｍ程度離隔(ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ ｄｉｓｔａｎｃｅ)させた状態で、４５Ｗの電力（ｒ.ｆ.ｐｏｗｅｒ）を約１分間印加することで行われた。前記Ｗ−Ｔｉ蒸着厚さは、約１５ｎｍ〜約２０ｎｍであった。以後、焼成(ｆｉｒｉｎｇ)によって前記ＰＥＩ層を除去することで、Ｗ−Ｔｉが全体表面にコーティングされたＳｉＯ_２補助体を前記ガラス基板から分離した。図６は、前記工程によって収得された、Ｗ−ＴｉがコーティングされたＳｉＯ_２補助体を透過電子顕微鏡（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ、ＴＥＭ）で観察した写真であり、前記補助体の内部(Ｐｏｉｎｔ１)及び前記補助体の表面(Ｐｏｉｎｔ２)の成分比を下記表１のように分析し、下記表１を参照すると、ＳｉＯ_２補助体の表面上にＷ−Ｔｉコーティング層が蒸着されていることを確認することができる。

また、図７を参照すると、Ｗ−Ｔｉコーティング層が形成されていない純粋なＳｉＯ_２補助体（図７（ｄ））とＷ−ＴｉがコーティングされたＳｉＯ_２補助体（図７（ａ）〜図７（ｃ））とを比較観察することができる。

[実施例２]
平均直径が６５０ｎｍである球形の収容溝を有するＰＤＭＳ基材上に、擦り(ｒｕｂｂｉｎｇ)によって球形のＳｉＯ_２補助体を挿入した。以後、ＲＦスパッタリング工程によって前記ＳｉＯ_２補助体の露出した表面を含み、前記補助体が挿入されたＰＤＭＳ基材上にＩＴＯ（Ｉｎ_２Ｏ_３／ＳｎＯ_２、Ｉｎｄｉｕｍ ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ）を蒸着した。より具体的に、１次ＲＦスパッタリングの蒸着工程は、圧力雰囲気を２×１０^−２ｔｏｒｒ、アルゴンガス：Ｏ_２＝５０：０.３ｓｃｃｍで混合し、２５℃の雰囲気で蒸着される前記ＰＤＭＳ基板を約４ｃｍ程度離隔(ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ ｄｉｓｔａｎｃｅ)させた状態で、６０Ｗの電力(ｒ.ｆ.ｐｏｗｅｒ)を約１０分間印加することで行われた。前記ＩＴＯ蒸着厚さは約１５ｎｍであった。図８は、前記言及した工程によって形成されたＩＴＯコーティング層が蒸着された、ＳｉＯ_２補助体を含むＰＤＭＳ基材を電子顕微鏡で観察した写真である。

次いで、ガラス基材及びその上に形成されたＰＥＩ層を含むＰＥＩ／ガラス基材に前記ＩＴＯが蒸着されたＰＤＭＳを接触した後、分離させる方法によって、前記ＰＤＭＳ基材上の前記ＩＴＯが蒸着されたＳｉＯ_２補助体を前記ＰＥＩ／ガラス記載上に転写した。以後、ＲＦスパッタリング工程によってＩＴＯが蒸着されていないＳｉＯ_２補助体の一側面に追加でＩＴＯを蒸着させた。より具体的に、２次ＲＦスパッタリングの蒸着工程は、２×１０^−２ｔｏｒｒ、アルゴンガス：Ｏ_２＝５０：０.３ｓｃｃｍで混合し、２５℃の雰囲気で行われ、蒸着される前記ガラス基板を約７.５ｃｍ程度離隔(ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ ｄｉｓｔａｎｃｅ)させた状態で、１００Ｗの電力(ｒ.ｆ.ｐｏｗｅｒ)を約２０分間認可することで行われた。前記ＩＴＯ蒸着厚さは約１５ｎｍであった。以後、焼成(ｆｉｒｉｎｇ)によって前記ＰＥＩ層を除去することで、ＩＴＯ層が全体表面に蒸着されたＳｉＯ_２補助体を前記ガラス基板から分離した。

図９は、前記工程によって収得された、ＩＴＯがコーティングされたＳｉＯ_２補助体を透過電子顕微鏡(Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ、ＴＥＭ)で観察した写真であり、コーティングされたＩＴＯ層の厚さは約１５ｎｍであった。前記補助体の内部(Ｐｏｉｎｔ１)及び前記補助体の表面(Ｐｏｉｎｔ２)の成分比を下記表２のように分析し、下記表２を参照すると、ＳｉＯ_２補助体の表面上にＩＴＯコーティング層が蒸着されていることを確認することができる。

上記では、本願の好ましい具現例及び実施例を参照して説明したが、該当技術分野で通常の知識を持った者なら下記の特許請求の範囲に記載された本願の思想及び領域から逸脱しない範囲内で、本願を多様に修正及び変更させることできることを理解できるであろう。

Claims (11)

1. 少なくとも第１表面及び第２表面を備え、第１コーティング層および第２コーティング層が形成される、コア材としての補助体、並びに第１基材及び第２基材を利用してなる粒子の製造方法であって、下記（１）〜（７）のステップを含むことを特徴とする粒子の製造方法。
   （１）前記第１基材上の収容溝に前記コア材としての補助体を挿入し、前記コア材としての補助体の前記第１表面を、前記収容溝に収容するとともに、前記コア材としての補助体の前記第２表面を、外部に露出させるステップ
   （２）前記第２表面に前記第１コーティング層を形成するステップ
   （３）前記第１コーティング層が形成されたコア材としての補助体に、前記第２基材を付着させるステップ
   （４）前記第１コーティング層が形成され、前記第２基材に付着した状態のコア材としての補助体を、前記第１基材から分離して、前記第１コーティング層が形成されたコア材としての補助体の前記第１表面を外部に露出させるステップ
   （５）前記コア材としての補助体の前記第１表面上に前記第２コーティング層を形成するステップ
   （６）前記第１コーティング層と前記第２コーティング層とが形成されたコア材としての補助体を前記第２基材から分離し、前記第１コーティング層と前記第２コーティング層とを有するコア材としての補助体を前記粒子として得るステップ
   （７）前記粒子の前記第１コーティング層及び前記第２コーティング層の厚さを全て均一にするステップ
2. 前記ステップ（１）において、前記収容溝に前記コア材としての補助体を挿入するに際して、前記第１基材上に前記コア材としての補助体を分散させた後、物理的圧力をかけることを特徴とする、請求項１に記載の粒子の製造方法。
3. 前記物理的圧力を、擦りまたは押し付けによってかけることを特徴とする、請求項２に記載の粒子の製造方法。
4. 前記第１コーティング層を形成する前記ステップ（２）及び前記第２コーティング層を形成する前記ステップ（５）において、
   前記第１コーティング層及び前記第２コーティング層を独立的に真空蒸着、スパッタリング、またはスピンコーティングによって形成することを特徴とする、請求項１に記載の粒子の製造方法。
5. 前記真空蒸着は、１０℃〜３００℃の温度で行われることを特徴とする、請求項４に記載の粒子の製造方法。
6. 前記第２基材は、高分子層をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の粒子の製造方法。
7. 前記ステップ（６）において、前記第１コーティング層と前記第２コーティング層とが形成されたコア材としての補助体を、前記第２基材から分離するに際して、前記高分子層を加熱して除去することを特徴とする、請求項６に記載の粒子の製造方法。
8. 前記粒子の前記第１コーティング層及び前記第２コーティング層を全て均一にする前記ステップ（７）において、
   １００℃〜５００℃の温度で前記第１コーティング層及び前記第２コーティング層を酸化させる工程をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の粒子の製造方法。
9. 前記第１コーティング層及び前記第２コーティング層の厚さは、独立的に１ｎｍ〜１０，０００ｎｍであることを特徴とする、請求項１に記載の粒子の製造方法。
10. 前記コア材としての補助体は、１ｎｍ〜１００，０００ｎｍの平均サイズを有することを特徴とする、請求項１に記載の粒子の製造方法。
11. 前記第１コーティング層及び前記第２コーティング層は、独立的に単一成分の金属、合金、単一成分の非金属、非金属混合物、金属−非金属混合物、非金属混合物のカルコゲン化物、窒化物、燐化物、及びハロゲン化物からなる群から選択される少なくとも一つであることを特徴とする、請求項１に記載の粒子の製造方法。