KR100616472B1 - Semiconductor nanoparticles, their precursors, and preparation method therof - Google Patents

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Abstract

본 발명은 반도체 나노입자용 단일 유기금속 전구체 및 그 합성방법을 제공한다. 상기 방법은 열분해 온도가 300℃ 이하로 낮으며, 상기 단일 유기금속전구체로부터 얻어지는 반도체 나노입자는 입자의 내부결함이 적어서 양자효율이 높고, 입도균일성이 우수하여 반높이 나비 값이 20 nm 이하의 형광을 낼 수 있다.The present invention provides a single organometallic precursor for semiconductor nanoparticles and a method of synthesizing it. In the above method, the pyrolysis temperature is lower than 300 ° C., and the semiconductor nanoparticles obtained from the single organometallic precursor have low internal defects of particles, which have high quantum efficiency and excellent particle size uniformity, and have a half-height butterfly value of 20 nm or less. Can fluoresce.

반도체 나노입자, 단일 유기금속전구체, 형광, 열분해 반응, 반높이 나비(FWHM), 입도균일성Semiconductor Nanoparticles, Single Organometallic Precursor, Fluorescence, Pyrolysis, Half Height Butterfly (FWHM), Particle Size Uniformity

Description

반도체 나노입자 및 그 전구체와 이들의 제조방법{SEMICONDUCTOR NANOPARTICLES, THEIR PRECURSORS, AND PREPARATION METHOD THEROF} Semiconductor nanoparticles and precursors thereof, and methods for their preparation {SEMICONDUCTOR NANOPARTICLES, THEIR PRECURSORS, AND PREPARATION METHOD THEROF}

도 1은 Zn(SPh)2((t-BuNH2)2의 열분석 (TG/DSC) 그래프.1 is a thermal analysis (TG / DSC) graph of Zn (SPh) 2 (( t -BuNH 2 ) 2 .

도 2는 [Cd(SePh)2]12(t-BuNH2)2의 열분석 (TG/DSC) 그래프.2 is a thermal analysis (TG / DSC) graph of [Cd (SePh) 2 ] 12 ( t- BuNH 2 ) 2 .

도 3은 250℃에서 합성한 나노입자의 형광스펙트라 (fluorescence spectra).3 is a fluorescence spectra of nanoparticles synthesized at 250 ° C.

도 4는 300℃에서 합성한 나노입자의 형광스펙트라 (fluorescence spectra).4 is a fluorescence spectra of nanoparticles synthesized at 300 ° C.

도 5는 300℃에서 30분 반응으로 합성한 나노입자의 투과전자현미경 (TEM) 이미지.5 is a transmission electron microscope (TEM) image of the nanoparticles synthesized in a 30 minute reaction at 300 ℃.

도 6은 300℃에서 30분 반응으로 합성한 나노입자의 X-선 회절 (XRD) 패턴.Figure 6 is an X-ray diffraction (XRD) pattern of the nanoparticles synthesized in 30 minutes reaction at 300 ℃.

본 발명은 나노입자와 그 전구체에 관한 것이다. 좀 더 상세하게 본 발명은 반도체 나노입자 제조를 위한 단일 유기금속전구체 및 그 합성방법, 그리고 이 단일 유기금속전구체를 이용해서 제조한 반도체 나노분말 및 그 합성방법에 관한 것이다. 본 발명은 의료용 영상을 얻기 위한 탐침(probe)으로서의 역할을 통해 질병의 진단 및 치료, 유전자 분석, 광학재료 등의 다양한 분야에 이용될 수 있다.The present invention relates to nanoparticles and their precursors. More specifically, the present invention relates to a single organometallic precursor for producing semiconductor nanoparticles and a method for synthesizing the same, and a semiconductor nanopowder prepared using the single organometallic precursor and a method for synthesizing the same. The present invention can be used in various fields such as diagnosis and treatment of diseases, gene analysis, optical materials, etc. through the role of a probe (probe) for obtaining a medical image.

반도체 나노입자는 반도체 나노결정, 반도체 나노분말 등으로도 명명되며, 보통 양자점 (quantum dot)으로 알려져 있다. 반도체 나노입자는 그 반경이 벌크 엑시톤 보아 반경(bulk exciton Bohr radius)보다 작으므로, 벌크형태 재료와도 그 성질이 다르고 분자와도 다른 일종의 중간적 성질을 갖는 재료이다. 3차원 공간에서 전자와 홀의 양자제한효과(quantum confinement effect)에 의해서, 결정입자의 크기가 감소함에 따라 띠 간격(band gap)이 증가한다. 따라서, 나노결정의 크기가 작아짐에 따라 반도체 나노결정의 흡광과 발광 스펙트럼이 파란색, 즉 높은 에너지 쪽으로 이동한다.Semiconductor nanoparticles are also referred to as semiconductor nanocrystals, semiconductor nanopowders, etc., and are commonly known as quantum dots. Since the semiconductor nanoparticles have a radius smaller than the bulk exciton bohr radius, the semiconductor nanoparticles have a kind of intermediate property different from that of the bulk material and different from the molecule. Due to the quantum confinement effect of electrons and holes in three-dimensional space, the band gap increases as the size of crystal grains decreases. Therefore, as the size of the nanocrystals decreases, the absorption and emission spectra of the semiconductor nanocrystals shift toward blue, that is, toward high energy.

반도체 나노입자는 무기화합물로 이루어진 결정성 반도체 재료로서, 양자크기효과로 인한 독특한 광물리적, 광화학적, 비선형광학성질을 가지므로, 의료용이나 광촉매, 전하전달 디바이스, 분석화학 등 다양한 분야에서 그 잠재적 응용성 때문에 대단한 관심이 집중되고 있다. Semiconductor nanoparticles are crystalline semiconductor materials made of inorganic compounds, and have unique photophysical, photochemical, and nonlinear optical properties due to quantum size effects, and thus have potential applications in various fields such as medical applications, photocatalysts, charge transfer devices, and analytical chemistry. There is a great deal of attention due to sex.

반도체 나노입자를 제조하는 방법에 관한 많은 문헌들이 보고되어 있다. 유리상에서의 제법 [Ekimov et al., JETP Letters 34:345 (1981)]과 역미셀, 제올라이트, L-B 필름, 킬레이팅 폴리머 등을 사용하는 수용액상에서의 제법 [Fendler et al., J. Chem. Society, Chem. Commun. 90:90 (1984)와 Henglein et al., Ber. Bunsenges. Phys. Chem. 88:969 (1984)], 그리고 고온의 배위 용매 (coordinating solvent)에서 유기금속전구체의 열분해에 의한 제법 [Murray et al., J. Am. Chem. Soc. 115:8706 (1993)와 Katari et al., J. Phys. Chem. 98:4109 (1994)]으로 구별된다. 앞의 두 가지 제법은 양자효율이 낮거나 입자의 크기분포가 넓고, 콜로이드 입자의 안정성이 취약하며, 내부결함도 많고 입자의 개별성과 독립성도 취약하다. Many documents have been reported on how to make semiconductor nanoparticles. Preparation in glass [Ekimov et al., JETP Letters 34: 345 (1981)] and in aqueous solution using reverse micelles, zeolites, LB films, chelating polymers, etc. [Fendler et al., J. Chem. Society, Chem. Commun. 90:90 (1984) and Henglein et al., Ber. Bunsenges. Phys. Chem . 88: 969 (1984)], and the preparation by thermal decomposition of organometallic precursors in hot coordinating solvents [Murray et al., J. Am. Chem. Soc . 115: 8706 (1993) and Katari et al., J. Phys. Chem. 98: 4109 (1994). The first two formulations have low quantum efficiency or wide particle size distribution, poor stability of colloidal particles, many internal defects, and weak particle individuality and independence.

최근 들어 배위 용매 내에서 유기금속전구체의 열분해에 의한 반도체 나노입자 제조에 관한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 이에 따라, 나노입자의 크기분포와 양자효율, 안정성, 내부결함, 독립성 등의 특성이 앞의 두 가지 방법보다는 매우 향상되었다. 그러나, 이와 같은 반도체 나노입자 제조방법 대부분은 12 족 금속 전구체와 16 족 전구체를 직접 반응시키기 때문에 이 두 물질의 분해와 결합반응을 전체적으로 균일하게 유지하는 데에는 한계가 있다. 따라서, 입도분포를 균일하게 유지하는 데도 한계가 있고 내부결함의 조절에도 한계가 있다. Recently, studies on the production of semiconductor nanoparticles by thermal decomposition of organometallic precursors in coordinating solvents have been actively conducted. As a result, the size distribution, quantum efficiency, stability, internal defects, and independence of the nanoparticles are significantly improved over the previous two methods. However, most of the semiconductor nanoparticle manufacturing methods directly react with the Group 12 metal precursors and the Group 16 precursors, and thus, there is a limit in maintaining the decomposition and bonding reactions of the two materials. Therefore, there is a limit to maintaining the particle size distribution uniformly, and there is a limit to the control of internal defects.

이러한 문제점을 극복하는 방법으로서, 테트라데실포스포닉산 (tetradecylphosphonic acid)과 같은 리간드와 12 족 금속이온의 착화합물을 미리 제조하고, 이를 16 족 전구체와 함께 분해하는 방법이 보고되었다 [Peng et al., J. Am. Chem. Soc. 123:183-184 (2001)]. 그러나 이 방법은 수율이 낮고 독성이 강한 부산물이 발생하는 단점이 있다. As a method for overcoming this problem, a method of preparing a complex of a ligand such as tetratradecylphosphonic acid and a Group 12 metal ion in advance, and decomposing it with a Group 16 precursor has been reported [Peng et al., J. Am. Chem. Soc . 123: 183-184 (2001). However, this method has a disadvantage in that a low yield and high toxicity by-products are generated.

또 다른 시도는 12 족 원소와 16 족 원소를 하나의 분자 내에 포함하고 있는 단일전구체를 합성하여 이의 열분해를 통한 합성인데, 보고된 방법[Y.-W. Jun et al., Chem. Commun., 1243 (2000)]은 그 단일 전구체의 분해온도가 높아서 고온 (320 내지 385℃)에서 장시간 (1 시간) 반응해야 하므로, 반높이 나비 (FWHM: Full-width at half maximum, 이 보고에서는 50 nm)를 그리 좁히지는 못하였다. 따라서, 이로부터 얻어지는 반도체 나노분말의 입도균일성이나 내부결함 등의 조절에도 한계가 있다. 입도균일성은 흡광과 발광 스펙트럼의 반높이 나비와 관계가 있으며 입도가 균일할수록 스펙트럼 선폭이 좁아지므로 그 만큼 감도도 좋아지고 여러 가지 탐침 (probe)을 동시에 사용하여 여러 가지 진단을 동시에 할 수 있는 장점이 있다. 현재까지 보고된 반도체 나노입자의 형광스펙트럼에서 가장 작은 반높이 나비 값은 가장 이상적인 경우에 25 nm로 알려져 있다. 또한, 내부결함이 감소할수록 양자효율이 증가하게 되어 적은 양으로도 우수한 영상을 얻을 수 있게 된다. Another attempt is to synthesize single precursors containing Group 12 elements and Group 16 elements in one molecule and synthesize them through pyrolysis, reported methods [Y.-W. Jun et al., Chem. Commun ., 1243 (2000)] has a high decomposition temperature of its single precursor and must react for a long time (1 hour) at high temperatures (320 to 385 ° C.), so the full-width at half maximum (FWHM) 50 nm) was not very narrow. Therefore, there is a limit in the control of particle size uniformity, internal defect, etc. of the semiconductor nanopowder obtained therefrom. Particle size uniformity is related to the half-height of the absorption and emission spectra, and the more uniform the particle size, the narrower the spectrum line width. Therefore, the sensitivity is better and the multiple probes can be used simultaneously to make various diagnosis. have. The smallest half-height butterfly value in the fluorescence spectrum of semiconductor nanoparticles reported to date is known to be 25 nm in the ideal case. In addition, as the internal defects decrease, quantum efficiency increases, so that an excellent image can be obtained with a small amount.

그러므로, 적절한 온도 (바람직하게는 300℃ 이하)에서 쉽게 열분해되어 반도체 성분만을 남길 수 있는 단일 유기금속전구체의 개발이 요구되고 있다. 이로부터, 콜로이드 입자의 안정성과 개별성, 독립성 외에도 입자의 내부결함이 적어서 양자효율이 높고, 입도균일성이 우수하여 좁은 선폭의 형광을 낼 수 있는 여러 가지 크기의 반도체 나노입자를 제조하는 것이 의료영상 진단 및 치료 기술의 개발 및 향상에 있어서 선결 과제로 남아 있다. Therefore, there is a need for the development of a single organometallic precursor that can be easily pyrolyzed at an appropriate temperature (preferably below 300 ° C.) to leave only semiconductor components. From this, it is possible to manufacture semiconductor nanoparticles of various sizes that can emit narrow line width fluorescence with high quantum efficiency and excellent particle size uniformity in addition to the stability, individuality, and independence of colloidal particles. It remains a priority in the development and improvement of diagnostic and therapeutic techniques.

따라서, 본 발명의 목적은 적절한 온도 (바람직하게는 300℃ 이하)에서 쉽게 열분해되어 반도체 나노분말이 될 수 있는 단일 유기금속전구체 및 그 합성방법을 개발하는데 있다. Accordingly, it is an object of the present invention to develop a single organometallic precursor which can be easily pyrolyzed at a suitable temperature (preferably below 300 ° C.) to become a semiconductor nanopowder and a method for synthesizing it.

또한, 상기 단일 유기금속전구체로부터, 반도체 나노입자의 안정성과 개별 성, 독립성 외에도 입자의 내부결함이 적어서 양자효율이 높고, 입도균일성이 우수하여 반높이 나비 값이 20 nm 이하의 형광을 낼 수 있는 여러 가지 크기의 반도체 나노입자를 제조하는데 본 발명의 목적이 있다.In addition, from the single organometallic precursor, in addition to the stability, individuality, and independence of the semiconductor nanoparticles, the internal defects of the particles are small, so that the quantum efficiency is high, and the particle size uniformity is excellent. It is an object of the present invention to prepare semiconductor nanoparticles of various sizes.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 12 족 원소 또는 유로퓸(Eu)과 16 족 원소를 하나의 분자 내에 포함하고 있으며, 분해온도가 상대적으로 낮아서 적절한 열에 의해 분해 반응과 결정성장이 가능하도록 아래의 화학식 1의 단일 전구체 및 이들의 합성방법을 제공한다. In order to achieve the above object, the present invention includes a Group 12 element or europium (Eu) and Group 16 elements in one molecule, and the decomposition temperature is relatively low so that decomposition reaction and crystal growth can be performed by appropriate heat. Provided is a single precursor of Formula 1 and a method for synthesizing them.

[화학식 1][Formula 1]

[M(EAr')2]x(NH2R)y [M (EAr ') 2 ] x (NH 2 R) y

여기서 M = Zn, Cd, Hg, Eu 이고 E = S, Se, Te, Where M = Zn, Cd, Hg, Eu and E = S, Se, Te,

Ar' = 페닐 또는 치환기가 있는 페닐 [phenyl or substituted phenyl (예: 4-methylphenyl, 4-t-Butylphenyl)],Ar '= phenyl or phenyl [phenyl or substituted phenyl (eg 4-methylphenyl, 4- t -Butylphenyl)],

R = 탄소 수가 3 내지 10인 가지형 (branched) 탄화수소 또는 고리형 탄화수소 또는 헤테로 고리형 탄화수소 (예: t-Butyl, neopentyl, phenyl, cyclohexyl, N-methylimidazol)R = branched hydrocarbon or cyclic hydrocarbon or heterocyclic hydrocarbon having 3 to 10 carbon atoms (e.g. t -Butyl, neopentyl, phenyl, cyclohexyl, N-methylimidazol)

M이 Zn일 경우 x는 1, y는 1 또는 2, If M is Zn, x is 1, y is 1 or 2,

M이 Cd, Hg, Eu일 경우 x는 10 내지 20 사이의 정수, 좀 더 바람직하게는 12 내지 18 사이의 정수, y는 2.When M is Cd, Hg, Eu, x is an integer between 10 and 20, more preferably an integer between 12 and 18, y is 2.

본 발명에서 개발한 상기 화학식 1의 단일 유기금속전구체는 다음과 같은 3 단계의 반응을 거쳐 합성하였다. The single organometallic precursor of Chemical Formula 1 developed in the present invention was synthesized through the following three steps.

제 1 단계로 반응식 1에서와 같이 12족 또는 Eu 금속의 할로겐염과 비스트리메틸실릴아미노나트륨 [NaN(SiMe3)2]을 반응시켜 얻어지는 12 족 또는 Eu 금속전구체 M[N(SiMe3)]2를 합성했다. In a first step, as in Scheme 1, a halogen salt of Group 12 or Eu metal and bistrimethylsilylamino sodium [NaN (SiMe 3 ) 2 ] are reacted with Group 12 or Eu metal precursor M [N (SiMe 3 )] 2 Synthesized.

[반응식 1]Scheme 1

2 NaN(SiMe3)2 + MX2 -> M[N(SiMe3)2]2 + 2 NaX2 NaN (SiMe 3 ) 2 + MX 2- > M [N (SiMe 3 ) 2 ] 2 + 2 NaX

여기서 M = Zn2+, Cd2+, Hg2+, Eu2+.Where M = Zn 2+ , Cd 2+ , Hg 2+ , Eu 2+ .

X = I, Br, ClX = I, Br, Cl

제 2 단계로 반응식 2에서와 같이 반도체 나노분말의 구성원소인 12 족 또는 Eu 금속전구체와 아릴칼코지나이드 (arylchalcogenide) 리간드를 결합시켜 유기금속고분자를 합성하였다.In a second step, organometallic polymers were synthesized by binding a group 12 or Eu metal precursor, which is a member of the semiconductor nanopowder, and an arylchalcogenide ligand as in Scheme 2.

[반응식 2]Scheme 2

n{M[N(SiMe3)2]2 + 2 Ar'EH} -> [M(EAr')2]n + 2n HN(SiMe3)2 n {M [N (SiMe 3 ) 2 ] 2 + 2 Ar'EH}-> [M (EAr ') 2 ] n + 2n HN (SiMe 3 ) 2

여기서 M = Zn2+, Cd2+, Hg2+, Eu2+,Where M = Zn 2+ , Cd 2+ , Hg 2+ , Eu 2+ ,

E = S, Se, TeE = S, Se, Te

Ar' = 페닐 또는 치환기가 있는 페닐 [Phenyl, substituted phenyl (예:4-methylphenyl, 4-t-Butylphenyl)].Ar '= phenyl or phenyl with substituents [Phenyl, substituted phenyl (eg 4-methylphenyl, 4- t -Butylphenyl)].

제 3 단계로 반응식 3에서와 같이, 2 단계에서 합성한 유기금속고분자에 1차 아민 리간드를 첨가반응 시켜서, 단분자 또는 분자량이 작은 고분자 전구체를 합성하였다. 본 발명에서는, 탄소수가 3 내지 10인 가지형 탄화수소 또는 고리형 탄화수소 또는 헤테로 고리형 탄화수소를 갖는 1차 아민이 입체효과가 크고 1차 아민의 배위결합 능력이 커서 유기금속고분자를 단분자 (monomer)로 내지 올리고머 (oligomer)로 안정화하는 효과가 있다는 점에 착안하여 단일 유기금속전구체를 디자인하였다.In the third step, as in Scheme 3, a primary amine ligand was added to the organometallic polymer synthesized in step 2 to synthesize a single molecule or a polymer precursor having a low molecular weight. In the present invention, the primary amine having a branched hydrocarbon or a cyclic hydrocarbon or a heterocyclic hydrocarbon having 3 to 10 carbon atoms has a high steric effect and a coordination ability of the primary amine, so that the organometallic polymer is a single molecule. The single organometallic precursor was designed based on the fact that it has an effect of stabilizing with an oligomer to an oligomer.

[반응식 3]Scheme 3

[M(EAr')2]n + xy/n (NH2R) -> n/x [M(EAr')2]x(NH 2R)y [M (EAr ') 2 ] n + xy / n (NH 2 R)-> n / x [M (EAr') 2 ] x (NH 2 R) y

여기서 M = Zn2+, Cd2+, Hg2+, Eu2+ Where M = Zn 2+ , Cd 2+ , Hg 2+ , Eu 2+

E = S, Se, TeE = S, Se, Te

Ar' = 페닐 또는 치환기가 있는 페닐 [Phenyl, substituted phenyl (예: 4-methylphenyl, 4-t-Butylphenyl)].Ar '= phenyl or phenyl with substituents [Phenyl, substituted phenyl (eg 4-methylphenyl, 4- t -Butylphenyl)].

R = 탄소 수가 3 내지 10인 가지형 (branched) 탄화수소 또는 고리형 탄화수소 또는 헤테로 고리형 탄화수소 (예: t-Butyl, neopentyl, phenyl, cyclohexyl, N-methylimidazol)R = branched hydrocarbon or cyclic hydrocarbon or heterocyclic hydrocarbon having 3 to 10 carbon atoms (e.g. t -Butyl, neopentyl, phenyl, cyclohexyl, N-methylimidazol)

또한, 본 발명은, 앞에 기술한 3 단계 반응을 거쳐 합성한 단일 유기금속전구체의 열분해 반응으로부터 입자의 안정성과 개별성, 독립성 외에도 내부결함이 적어서 양자효율이 높고, 입도균일성이 우수하여 FWHM 값이 20 nm 이하의 형광을 낼 수 있는 여러 가지 크기의 반도체 나노입자 및 이의 합성방법을 제공한다.In addition, the present invention, from the thermal decomposition reaction of a single organometallic precursor synthesized through the three-step reaction described above, in addition to the stability, individuality, and independence of the particles, there are few internal defects, high quantum efficiency, excellent particle size uniformity and FWHM value Provided are semiconductor nanoparticles of various sizes and a method for synthesizing the same, which can emit 20 nm or less.

반응식 4에서와 같이, 반응식 3에서 합성한 유기금속전구체 [M(EAr')2]x(NH2R)y를 배위 용매 (coordinating solvent) 내에서 열분해하여 표면이 보호된 (passivated) 화학식 ME의 반도체 나노분말을 합성하였다. 상기 배위용매의 예로는 아민류 (amines), 알킬 포스핀류 (alkyl phosphines), 알킬 포스핀 옥사이드류 (alkyl phosphine oxides), 지방산류 (fatty acids), 에테르류 (ethers), 퓨란류 (furans), 포스포-산류 (phospho-acids), 피리딘류 (pyridines), 또는 이들의 혼합용매를 포함한다. 또한, 상기 배위용매는 상기 물질들 중의 어느 하나와 비극성 유기용매와의 혼합물을 포함할 수 있다.As in Scheme 4, the organometallic precursor [M (EAr ') 2 ] x (NH 2 R) y synthesized in Scheme 3 was thermally decomposed in a coordinating solvent to provide a surface protected formula (ME). Semiconductor nanopowders were synthesized. Examples of the coordinating solvent include amines, alkyl phosphines, alkyl phosphine oxides, fatty acids, ethers, furans, and phosphates. Phospho-acids, pyridines, or mixed solvents thereof. In addition, the coordinating solvent may include a mixture of any one of the above materials and a nonpolar organic solvent.

[반응식 4] Scheme 4

[M(EAr')2]x(NH2R)y -> ME + x(Ar'2E) + y(NH 2R)[M (EAr ') 2 ] x (NH 2 R) y- > ME + x (Ar' 2 E) + y (NH 2 R)

여기서 M = Zn2+, Cd2+, Hg2+, Eu2+ Where M = Zn 2+ , Cd 2+ , Hg 2+ , Eu 2+

E = S, Se, Te E = S, Se, Te

Ar' = Phenyl, substituted phenyl (예: 4-methylphenyl, 4-t-Butylphenyl).Ar '= Phenyl, substituted phenyl (e.g. 4-methylphenyl, 4- t -Butylphenyl).

R = 탄소 수가 3 내지 10인 가지형 (branched) 탄화수소 또는 고리형 탄화수소 또는 헤테로 고리형 탄화수소 (예: t-Butyl, neopentyl, phenyl, cyclohexyl, N-methylimidazol) R = branched hydrocarbon or cyclic hydrocarbon or heterocyclic hydrocarbon having 3 to 10 carbon atoms (e.g. t -Butyl, neopentyl, phenyl, cyclohexyl, N-methylimidazol)

반응식 4의 나노분말 합성은 다음과 같은 과정을 거쳐 제조하였다.Nano powder synthesis of Scheme 4 was prepared through the following process.

제 1 단계: 한 가지 이상의 배위 용매를 취하여 기체를 제거(degassing)하고 고온 (200 내지 390℃)로 유지하였다.First step: One or more coordinating solvents were taken to degassing and kept at high temperature (200-390 ° C.).

제 2 단계: 화학식 1의 단일 유기금속전구체를 한 가지 이상의 배위 용매에 녹인 용액을 준비하였다.Second Step: A solution in which a single organometallic precursor of Formula 1 was dissolved in one or more coordinating solvents was prepared.

제 3 단계: 제 2 단계에서 준비한 용액을 제 1 단계에서 준비한 용액에 순간적으로 가하였다.Third step: The solution prepared in the second step was instantaneously added to the solution prepared in the first step.

제 4 단계: 제 3 단계의 용액을 고온(200 내지 390℃)에서 각각 2 분 내지 2 시간 동안 유지한 후에 일정량씩 취하여 냉각 (50 내지 150℃)하고 과량의 메탄올을 가하였다. 형성된 나노입자를 원심분리하고 메탄올로 수세하여 건조하였다. Fourth step: The solution of the third step was held at a high temperature (200-390 ° C.) for 2 minutes to 2 hours each, then taken up in an amount, cooled (50-150 ° C.) and excess methanol was added. The formed nanoparticles were centrifuged, washed with methanol and dried.

또한, 본 발명은, 앞에 기술한 3 단계 반응을 거쳐 합성한 단일 유기금속전구체의 열분해 반응으로부터, 반도체 나노입자를 합성하는 것과 같은 방법으로 다음과 같은 과정을 통해 반도체 나노입자 코아(core)에 쉘(shell)이 형성된 복합물질의 합성방법을 제공한다. 여기서, 쉘 성분의 에너지 차 (valence band와 conduction band의 에너지 차이)가 코아 성분의 에너지 차보다 크도록 단일 유기금속전구체를 선택해야 하며 이로 인해 나노입자 코아가 안정화되어 양자효율이 증가한다.In addition, the present invention shells the semiconductor nanoparticle core (core) through the following process in the same manner as the synthesis of semiconductor nanoparticles from the thermal decomposition reaction of a single organometallic precursor synthesized through the three-step reaction described above It provides a method for synthesizing a composite material (shell) formed. Here, a single organometallic precursor should be selected so that the shell energy difference (valence band and conduction band energy difference) is greater than the core energy difference, which leads to stabilization of nanoparticle cores, thereby increasing quantum efficiency.

(a) 나노입자를 한 가지 이상의 배위 용매에 분산시킨다.(a) The nanoparticles are dispersed in one or more coordinating solvents.

(b) 화학식 1의 단일 유기금속전구체를 한 가지 이상의 배위 용매에 녹인 용액을 준비한다.(b) Prepare a solution of a single organometallic precursor of Formula 1 dissolved in one or more coordinating solvents.

(c) (a) 용액의 온도를 올리고 (b) 용액을 순간적으로 가하여 나노입자 코아 위에 쉘을 합성한다.(c) The temperature of the solution (a) is raised and (b) the solution is added instantaneously to synthesize the shell on the nanoparticle cores.

(d) (c) 용액을 고온(200 내지 390℃)에서 각각 2 분 내지 2 시간 동안 유지한 후에 일정량씩 취하여 냉각 (50 내지 150℃)하고 과량의 메탄올을 가한다. 형성된 나노입자를 원심분리하고 메탄올로 수세하여 건조한다. (d) The solution (c) is held at a high temperature (200-390 ° C.) for 2 minutes to 2 hours each, then taken up by an amount, cooled (50-150 ° C.) and excess methanol is added. The formed nanoparticles are centrifuged, washed with methanol and dried.

이와 같은 과정을 거쳐 표면이 보호된(passivated) 코아@쉘 (core@shell: 코아 위에 쉘이 덮여 있는 복합 구조) 복합형태의 반도체 나노분말을 합성한다. Through this process, a semiconductor nanopowder in a composite form of core @ shell (composite structure in which the surface is covered with a shell) is synthesized.

이하, 본 발명의 실시예를 들어 더욱 상세히 설명한다. 단, 본 발명은 이러한 실시예에 의하여 전혀 제한되는 것이 아니다.Hereinafter, the embodiment of the present invention will be described in more detail. However, the present invention is not limited at all by these examples.

실시예 1. Example 1.

반응식 2, [Zn(SPh)2]n의 합성Scheme 2, synthesis of [Zn (SPh) 2 ] n

[Zn(SPh)2]n의 합성은 문헌 (Y. W. Jun, J. W. Cheon, Chem. Commun., 2000, 1243)에 보고된 방법을 개선하였다. 아르곤 분위기 하에서 Zn[N(SiMe3)]2 1.812 g (4.692 mmol)을 증류한 톨루엔 50 mL에 녹이고 저어주면서 황화페놀 (thiophenol) 1.032 g (9.383 mmol)을 30분 동안 천천히 가하였다. 흰색 고체가 형성되면서 현탁액이 되었고 이 용액을 실온에서 12 시간 동안 저어주었다. 50 mL의 헵탄을 첨가하고 고체를 거른 후 50 mL의 헵탄으로 씻어주고 진공데시케이터에서 건조하여 1.194 g (4.208 mmole, 90% yield)의 [Zn(SPh)2]n 화합물을 얻었다.Synthesis of [Zn (SPh) 2 ] n improved the method reported in YW Jun, JW Cheon, Chem. Commun., 2000, 1243. 1.32 g (4.692 mmol) of Zn [N (SiMe 3 )] 2 was dissolved in 50 mL of distilled toluene under argon atmosphere, and 1.032 g (9.383 mmol) of phenol sulfide (thiophenol) was slowly added thereto for 30 minutes. A white solid formed into a suspension and the solution was stirred for 12 hours at room temperature. 50 mL of heptane was added, the solid was filtered off, washed with 50 mL of heptane and dried in a vacuum desiccator to obtain 1.194 g (4.208 mmole, 90% yield) of [Zn (SPh) 2 ] n compound.

반응식 3, Zn(SPh)2(t-BuNH2)2의 합성Scheme 3, synthesis of Zn (SPh) 2 ( t -BuNH 2 ) 2

[Zn(SPh)2]n 0.5 g (1.76 mmole)에 톨루엔 30 mL를 첨가하여 현탁액을 만들고 저어주면서 t-부틸아민 0.309 g (4.23 mmole)을 첨가하였다. 이 혼합용액이 1분 이내에 연한 노란색의 투명용액이 되었다가 2 시간이 지나면서 백색의 고체가 석출되기 시작했다. 1일이 지난 후에 헵탄을 30 mL 첨가하여 -24℃에서 12 시간 동안 보관하였다가, 고체를 거르고 헵탄으로 씻어 진공데시케이터에서 건조하여 0.546 g (1.275 mmole, 72% yield)의 Zn(SPh)2(t-BuNH2)2을 얻었다.30 mL of toluene was added to 0.5 g (1.76 mmole) of [Zn (SPh) 2 ] n to make a suspension, followed by addition of 0.309 g (4.23 mmole) of t-butylamine. This mixed solution became a pale yellow transparent solution within 1 minute, and after 2 hours, a white solid began to precipitate. After 1 day, 30 mL of heptane was added and stored at -24 ° C for 12 hours. The solid was filtered, washed with heptane and dried in a vacuum desiccator to give 0.546 g (1.275 mmole, 72% yield) of Zn (SPh). 2 ( t- BuNH 2 ) 2 was obtained.

실시예 2.Example 2.

반응식 1, Cd[N(SiMe3)]2의 합성Scheme 1, synthesis of Cd [N (SiMe 3 )] 2

아르곤 분위기 하에서 NaN(SiMe3)2 14.67 g (0.08 mole)을 33 mL의 증류한 디에틸에테르에 녹이고 -78℃로 냉각한 후, 무수 CdI2 14.65 g (0.04 mole)를 첨가하였다. 이 혼합용액의 온도를 실온까지 서서히 올린 후에 1 시간 동안 환류하였다. 이 용액을 식혀서 고체를 걸러 버리고 여액을 농축한 후 감압 증류 (95℃/1 mmHg)하여 옅은 미색의 액체인 Cd[N(SiMe3)]2 11.18 g (25.8 mmole, 65% yield)을 얻었다.In argon atmosphere, 14.67 g (0.08 mole) of NaN (SiMe 3 ) 2 was dissolved in 33 mL of distilled diethyl ether, cooled to −78 ° C., and 14.65 g (0.04 mole) of anhydrous CdI 2 was added thereto. The temperature of the mixed solution was gradually raised to room temperature and then refluxed for 1 hour. The solution was cooled, the solid was filtered off, the filtrate was concentrated and distilled under reduced pressure (95 ° C./1 mmHg) to obtain 11.18 g (25.8 mmole, 65% yield) of a light off-white liquid Cd [N (SiMe 3 )] 2 .

반응식 2, [Cd(SePh)2]n의 합성Scheme 2, synthesis of [Cd (SePh) 2 ] n

아르곤 분위기 하에서 Cd[N(SiMe3)]2 4.7 g (10.85 mmol)을 증류한 톨루엔 60 mL에 녹이고 저어주면서 셀레노피놀 (selenophenol) 3.4 g (21.68 mmol)을 50분 동안 천천히 가하였다. 흰색 고체가 형성되면서 현탁액이 되었고 이 용액을 실온에 서 12 시간 동안 저어주었다. 30 mL의 헵탄을 첨가하고 고체를 거른 후 50 mL의 헵탄으로 씻어주고 진공데시케이터에서 건조하여 4.1 g (9.7 mmole, 89% yield)의 [Cd(SePh)2]n을 얻었다.Under argon atmosphere, 4.7 g (10.85 mmol) of Cd [N (SiMe 3 )] 2 was dissolved in 60 mL of distilled toluene, followed by stirring and slowly stirring 3.4 g (21.68 mmol) of selenophenol for 50 minutes. A white solid formed into a suspension and the solution was stirred for 12 hours at room temperature. 30 mL of heptane was added, the solid was filtered off, washed with 50 mL of heptane and dried in a vacuum desiccator to obtain 4.1 g (9.7 mmole, 89% yield) of [Cd (SePh) 2 ] n .

반응식 3, [Cd(SePh)2]x(t-BuNH2)y의 합성Scheme 3, synthesis of [Cd (SePh) 2 ] x ( t -BuNH 2 ) y

[Cd(SePh)2]n 0.5 g (1.178 mmole)에 톨루엔 30 mL를 첨가하여 현탁액을 만들고 저어주면서 t-부틸아민 0.207 g (2.83 mmole)을 첨가하였다. 이 혼합용액이 5분 이내에 연한 노란색의 투명용액이 되었다가 점차 연한 미색 고체가 석출되기 시작하여 1일간 저어주었다. 헵탄을 25 mL 첨가하여 -24℃에서 12 시간 동안 보관하였다가, 이 고체를 거르고 헵탄으로 씻어 진공데시케이터에서 건조하여 0.312 g 의 [Cd(SePh)2]x(t-BuNH2)y을 얻었다.To 0.5 g (1.178 mmole) of [Cd (SePh) 2 ] n , 30 mL of toluene was added to form a suspension, followed by addition of 0.207 g (2.83 mmole) of t-butylamine. This mixed solution became a pale yellow transparent solution within 5 minutes, and gradually pale off-white solids were precipitated and stirred for 1 day. 25 mL of heptane was added and stored at −24 ° C. for 12 hours. The solid was filtered, washed with heptane and dried in a vacuum desiccator to give 0.312 g of [Cd (SePh) 2 ] x ( t -BuNH 2 ) y . Got it.

여기서 [Cd(SePh)2]x(t-BuNH2)y 화합물의 분석결과, 여러 개의 반복되는 Cd(SePh)2 단위 양쪽 끝의 카드뮴 (Cd)에 t-부틸아민이 결합한 구조를 가지고 있는 것으로 판단되며, 원소분석과 핵자기 공명 스펙트럼으로부터 결정된 분자식은 [Cd(SePh)2]12(t-BuNH2)2이다.Here, as a result of analysis of the compound [Cd (SePh) 2 ] x ( t -BuNH 2 ) y , t-butylamine is bonded to cadmium (Cd) at both ends of several repeating Cd (SePh) 2 units. The molecular formula determined from elemental analysis and nuclear magnetic resonance spectra is [Cd (SePh) 2 ] 12 ( t -BuNH 2 ) 2 .

실시예 1과 2에서 합성한 화합물들에 대한 물리적 성질, 원소분석, 적외선 분광 스펙트럼, 핵자기공명 스펙트럼 등의 분석결과를 표 1과 2에 요약했다.The results of physical properties, elemental analysis, infrared spectroscopy, nuclear magnetic resonance spectra, etc., of the compounds synthesized in Examples 1 and 2 are summarized in Tables 1 and 2.

[표 1] 실시예 1과 2에서 합성한 화합물들의 분석결과Table 1 Analysis results of the compounds synthesized in Examples 1 and 2

화합물compound 수득률, %Yield,% 녹는점, 분해온도, ℃Melting Point, Decomposition Temperature, ℃ 외관Exterior 원소분석 계산치(실험치), %Elemental Analysis Calculated Value (experimental value),% [Zn(SPh)2]n [Zn (SPh) 2 ] n 9090 195-200 350195-200 350 백색 고체White solid C: 50.8(49.1) H: 3.6(3.8) S: 22.6(19.2)C: 50.8 (49.1) H: 3.6 (3.8) S: 22.6 (19.2) Zn(SPh)2(t-BuNH2)2 Zn (SPh) 2 ( t -BuNH 2 ) 2 8787 102 265102 265 백색 고체White solid C: 55.9(55.1) H: 7.5(7.2) S: 14.9(13.8) N: 6.5(6.3)C: 55.9 (55.1) H: 7.5 (7.2) S: 14.9 (13.8) N: 6.5 (6.3) [Cd(SePh)2]n [Cd (SePh) 2 ] n 8989 - 300-310-300-310 미색 고체Off-white solid C: 34.0(34.7) H: 2.4(2.6) Se: 37.2(36.6)C: 34.0 (34.7) H: 2.4 (2.6) Se: 37.2 (36.6) [Cd(SePh)2]12(t-BuNH2)2 [Cd (SePh) 2 ] 12 ( t -BuNH 2 ) 2 - 190-190 미색 고체Off-white solid C: (34.45) H: (2.65) S: (36.0) N: (0.3)C: (34.45) H: (2.65) S: (36.0) N: (0.3)

[표 2] 실시예 1과 2에서 합성한 화합물들의 분광학적 분석 결과Table 2 Spectroscopic Analysis of the Compounds Synthesized in Examples 1 and 2

화합물compound 적외선 분광스페트럼, cm-1 Infrared spectroscopy, cm -1 핵자기 공명스펙트럼 (피리딘d6 용매), ppmNuclear Magnetic Resonance Spectrum (Pyridine d 6 Solvent), ppm [Zn(SPh)2]n [Zn (SPh) 2 ] n 3053(aromatic C-H) 1941,1868,1790,1729(combination band of mono-substituted Ar ring) 1578,1477,1437(Ar C=C)3053 (aromatic C-H) 1941,1868,1790,1729 (combination band of mono-substituted Ar ring) 1578,1477,1437 (Ar C = C) 8.02(m, 2H,o-CH) 7.11(m, 2H,m-CH) 6.98(m, 1H,p-CH)8.02 (m, 2H, o -CH) 7.11 (m, 2H, m -CH) 6.98 (m, 1H, p -CH) Zn(SPh)2(t-BuNH2)2 Zn (SPh) 2 ( t -BuNH 2 ) 2 3266,3245,3209(N-H) 3062(aromatic C-H) 2968(aliphatic C-H) 1941,1868,1790,1729(combination band of mono-substituted Ar ring) 1576,1475,1436(Ar C=C)3266,3245,3209 (N-H) 3062 (aromatic C-H) 2968 (aliphatic C-H) 1941,1868,1790,1729 (combination band of mono-substituted Ar ring) 1576,1475,1436 (Ar C = C) 7.48(m, 2H,o-CH) 7.08(m, 3H,m- &p-CH) 1.80(s, 2H, NH2) 1.08[s, 9H, C(CH3)3]7.48 (m, 2H, o- CH) 7.08 (m, 3H, m- & p- CH) 1.80 (s, 2H, NH 2 ) 1.08 [s, 9H, C (CH 3 ) 3 ] [Cd(SePh)2]n [Cd (SePh) 2 ] n 3066, 3051(aromatic C-H) 1937,1859,1791,1732(combination band of mono-substituted Ar ring) 1573,1473, 1435(Ar C=C)3066, 3051 (aromatic C-H) 1937, 1859, 1791, 1732 (combination band of mono-substituted Ar ring) 1573, 1473, 1435 (Ar C = C) 8.00(m, 2H,o-CH) 7.00(m, 3H,m- &p-CH)8.00 (m, 2H, o -CH) 7.00 (m, 3H, m- & p -CH) [Cd(SePh)2]12(t-BuNH2)2 [Cd (SePh) 2 ] 12 ( t -BuNH 2 ) 2 3303(trace N-H) 3066,3052(aromatic C-H) 2989(trace aliphatic C-H) 1937,1855,1790,1729(combination band of mono-substituted Ar ring) 1573,1473, 1435(Ar C=C)3303 (trace N-H) 3066,3052 (aromatic C-H) 2989 (trace aliphatic C-H) 1937,1855,1790,1729 (combination band of mono-substituted Ar ring) 1573,1473, 1435 (Ar C = C) 8.00(m, 48H, o-CH) 6.99(m, 72H,m- &p-CH) 2.237(s, 4H, NH2) 1.162[s, 18H, C(CH3)3]8.00 (m, 48H, o-CH) 6.99 (m, 72H, m- & p- CH) 2.237 (s, 4H, NH 2 ) 1.162 [s, 18H, C (CH 3 ) 3 ]

실시예 3.Example 3.

실시예 1과 2에서 합성한 Zn(SPh)2((t-BuNH2)2 [Cd(SePh) 2]x(t-BuNH2)y의 열분해 특성을 조사하기 위하여 TG/DSC 분석을 실시하고 그 결과를 도 1과 2에 나타냈다.Zn (SPh) 2 (( t -BuNH 2 ) 2 synthesized in Examples 1 and 2 and TG / DSC analysis was performed to investigate the thermal decomposition properties of [Cd (SePh) 2 ] x ( t -BuNH 2 ) y and the results are shown in FIGS. 1 and 2.

실시예 4.Example 4.

250 ℃에서 CdSe 나노분말 합성Synthesis of CdSe Nanopowder at 250 ℃

(a) TOPO 3.89 g (10.1 mmole)을 취하여 기체 제거(degassing)하고 250℃로 유지하였다.(a) 3.89 g (10.1 mmole) of TOPO was degassed and maintained at 250 ° C.

(b) [Cd(SePh)2]12(t-BuNH2)2 0.5 g을 트리옥틸포스핀 (trioctylphosphine) 10 mL에 녹인 용액을 준비하였다.(b) A solution of 0.5 g of [Cd (SePh) 2 ] 12 ( t -BuNH 2 ) 2 was dissolved in 10 mL of trioctylphosphine.

(c) (b)에서 준비한 용액을 (a) 용액에 순간적으로 가하였다.(c) The solution prepared in (b) was instantaneously added to the solution (a).

(d) (c)의 용액을 250 ℃에서 각각 20, 40, 60분간 유지한 후에 일정량씩 취하여 80 ℃로 냉각하고 과량의 메탄올을 가하였다.(d) The solution of (c) was held at 250 ° C. for 20, 40, and 60 minutes, and then, taken in constant amounts, cooled to 80 ° C., and excess methanol was added.

형성된 나노입자를 원심분리하고 메탄올로 수세하여 건조하였다. 합성한 나노입자들의 형광 스펙트럼을 조사하여 그 결과를 도 3과 표 3에 나타냈다. The formed nanoparticles were centrifuged, washed with methanol and dried. The fluorescence spectra of the synthesized nanoparticles were examined and the results are shown in FIGS. 3 and 3.

[표 3] 250℃에서 합성한 나노입자들의 형광 에너지와 반높이 나비[Table 3] Fluorescence energy and half-height of nanoparticles synthesized at 250 ° C

반응 시간, 분Reaction time, min 형광 에너지, nmFluorescent energy, nm 반높이 나비, nmHalf-height butterfly, nm 2020 555555 1919 4040 561561 1818 6060 563563 2020

실시예 5.Example 5.

300 ℃에서 CdSe 나노분말 합성Synthesis of CdSe Nanopowder at 300 ℃

(a) TOPO 3.89 g (10.1 mmole)을 취하여 기체 제거(degassing)하고 300℃로 유지하였다.(a) 3.89 g (10.1 mmole) of TOPO was degassed and maintained at 300 ° C.

(b) [Cd(SePh)2]12(t-BuNH2)2 0.5 g을 트리옥틸포스핀 (trioctylphosphine) 10 mL에 녹인 용액을 준비하였다.(b) A solution of 0.5 g of [Cd (SePh) 2 ] 12 ( t -BuNH 2 ) 2 was dissolved in 10 mL of trioctylphosphine.

(c) (b)에서 준비한 용액을 (a) 용액에 순간적으로 가하였다. (1, 2, 3을 a, b, c로 바꾸어 일관성을 유지했습니다.) (c) The solution prepared in (b) was instantaneously added to the solution (a). (I replaced 1, 2, 3 with a, b, c for consistency.)

(d) (c)의 용액을 300 ℃에서 각각 10, 20, 30분간 유지한 후에 일정량씩 취하여 80 ℃로 냉각하고 과량의 메탄올을 가하였다.(d) The solution of (c) was held at 300 ° C. for 10, 20, and 30 minutes, and then, taken in constant amounts, cooled to 80 ° C., and excess methanol was added.

형성된 나노입자를 원심분리하고 메탄올로 수세하여 건조하였다. 합성한 나노입자들의 형광 스펙트럼을 조사하여 그 결과를 도 4와 표 4에 나타냈다. 300℃에서 30분 반응하여 얻은 나노분말의 TEM 이미지와 XRD 패턴을 도 5와 6에 대표적으로 나타냈다.The formed nanoparticles were centrifuged, washed with methanol and dried. The fluorescence spectra of the synthesized nanoparticles were examined and the results are shown in FIGS. 4 and 4. TEM images and XRD patterns of nanopowders obtained by reaction at 300 ° C. for 30 minutes are shown in FIGS. 5 and 6.

[표 4] 300℃에서 합성한 나노입자들의 형광 에너지와 반높이 나비[Table 4] Fluorescence energy and half height butterfly of nanoparticles synthesized at 300 ℃

반응 시간, 분Reaction time, min 형광 에너지, nmFluorescent energy, nm 반높이 나비, nmHalf-height butterfly, nm 1010 463463 1818 2020 466466 1818 3030 644644 1919

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 단일 전구체 내에 반도체 나노입자의 구성 성분인 12족 또는 Eu 금속과 16족 성분을 화학결합으로 가지고 있어서 적절한 온도에서 열분해 반응에 의해 반도체 나노입자를 제조할 수 있는 단일 유기금속전구체 및 이들의 합성방법을 제공한다. 또한 이 전구체로부터 반도체 나노입자의 안정성과 개별성, 독립성 외에도 내부결함이 적어서 양자효율이 높고, 입도균일성이 우수하여 반높이 나비 값이 20 nm 이하의 형광을 낼 수 있는 여러 가지 크기의 반도체 나노입자를 제조할 수 있다. 본 발명에 따른 여러 가지 크기의 반도체 나노입자를 의료 영상용 탐침으로 동시에 사용하여 여러 가지 질병의 진단과 치료를 동시에 고감도로 실행할 수 있을 것이다.As described above, the present invention has a single bond capable of producing semiconductor nanoparticles by pyrolysis at an appropriate temperature by having chemical bonds of Group 12 or Eu metal and Group 16 components of the semiconductor nanoparticles in a single precursor. Provided are organometallic precursors and methods for their synthesis. In addition to the stability, individuality, and independence of the semiconductor nanoparticles from these precursors, there are few internal defects, resulting in high quantum efficiency, excellent particle size uniformity, and various sizes of semiconductor nanoparticles capable of emitting fluorescence with a half-height butterfly value of 20 nm or less. Can be prepared. By using the semiconductor nanoparticles of various sizes according to the present invention as a probe for medical imaging at the same time, the diagnosis and treatment of various diseases can be simultaneously performed with high sensitivity.

Claims (9)

다음의 화학식; The following formula; [M(EAr')2]x(NH2R)y [M (EAr ') 2 ] x (NH 2 R) y 여기서 M = Zn, Cd, Hg, Eu 이고 E = S, Se, Te, Where M = Zn, Cd, Hg, Eu and E = S, Se, Te, Ar' = 페닐 또는 치환기가 있는 페닐,Ar '= phenyl or phenyl with substituents, R = 탄소 수가 3 내지 10인 가지형 (branched) 탄화수소 또는 고리형 탄화수소 또는 헤테로 고리형 탄화수소, R = branched hydrocarbon or cyclic hydrocarbon or heterocyclic hydrocarbon having 3 to 10 carbon atoms, M이 Zn일 경우 x는 1, y는 1 또는 2, If M is Zn, x is 1, y is 1 or 2, M이 Cd, Hg, Eu일 경우 x는 10 내지 20 사이의 정수, y는 2If M is Cd, Hg, Eu, x is an integer between 10 and 20, y is 2 으로 나타내지는 반도체 나노입자용 단일 유기금속전구체. Single organometallic precursor for semiconductor nanoparticles represented by. 하기의 반응식 1에 따라, 12족 또는 Eu 금속의 할로겐염과 비스트리메틸실릴아미노나트륨 [NaN(SiMe3)2]을 반응시켜 금속전구체를 합성하는 제1단계; According to Scheme 1 below, a first step of synthesizing a metal precursor by reacting a halogen salt of group 12 or Eu metal with bistrimethylsilylamino sodium [NaN (SiMe 3 ) 2 ]; 반응식 1Scheme 1 2 NaN(SiMe3)2 + MX2 -> M[N(SiMe3)2]2 + 2 NaX2 NaN (SiMe 3 ) 2 + MX 2- > M [N (SiMe 3 ) 2 ] 2 + 2 NaX 여기서 M = Zn2+, Cd2+, Hg2+, Eu2+.Where M = Zn 2+ , Cd 2+ , Hg 2+ , Eu 2+ . X = I, Br, Cl X = I, Br, Cl 하기의 반응식 2에 따라 상기 금속전구체와 아릴칼코지나이드 (arylchalcogenide) 리간드를 결합시켜 유기금속고분자를 합성하는 제2단계;A second step of synthesizing an organometallic polymer by combining the metal precursor with an arylchalcogenide ligand according to Scheme 2 below; 반응식 2Scheme 2 n{M[N(SiMe3)2]2 + 2 Ar'EH} -> [M(EAr')2]n + 2n HN(SiMe3)2 n {M [N (SiMe 3 ) 2 ] 2 + 2 Ar'EH}-> [M (EAr ') 2 ] n + 2n HN (SiMe 3 ) 2 여기서 M = Zn2+, Cd2+, Hg2+, Eu2+,Where M = Zn 2+ , Cd 2+ , Hg 2+ , Eu 2+ , E = S, Se, TeE = S, Se, Te Ar' = 페닐, 또는 치환기가 있는 페닐,Ar '= phenyl or phenyl with substituents, 하기의 반응식 3에 따라, 상기 유기금속고분자에 t-부틸아민 리간드를 첨가반응 시켜서, 단분자 또는 분자량이 작은 고분자 전구체를 합성하는 제3단계;According to Scheme 3 below, a third step of synthesizing a mono-molecule or a polymer precursor having a low molecular weight by adding a t -butylamine ligand to the organometallic polymer; 반응식 3Scheme 3 [M(EAr')2]n + xy/n (NH2R) -> n/x [M(EAr')2]x(NH2R)y [M (EAr ') 2 ] n + xy / n (NH 2 R)-> n / x [M (EAr') 2 ] x (NH 2 R) y 여기서 M = Zn2+, Cd2+, Hg2+, Eu2+ Where M = Zn 2+ , Cd 2+ , Hg 2+ , Eu 2+ E = S, Se, TeE = S, Se, Te Ar' = 페닐 또는 치환기가 있는 페닐,Ar '= phenyl or phenyl with substituents, R = 탄소 수가 3 내지 10인 가지형 (branched) 탄화수소 또는 고리형 탄화수소 또는 헤테로 고리형 탄화수소 R = branched hydrocarbon or cyclic hydrocarbon or heterocyclic hydrocarbon having 3 to 10 carbon atoms 를 포함하여 구성되는 반도체 나노입자용 단일 유기금속전구체 합성 방법.Single organometallic precursor synthesis method for semiconductor nanoparticles comprising a. (a) 1가지 이상의 배위용매 (coordinating solvent)를 기체 제거하여 200 내지 390℃로 유지하고;(a) degassing at least one coordinating solvent to maintain at 200 to 390 ° C .; (b) 청구항 1에 따른 상기 단일 유기금속전구체를 1가지 이상의 배위용매에 혼합하고;(b) mixing the single organometallic precursor according to claim 1 in one or more coordinating solvents; (c) 상기 (b)에 따라 준비된 용액을 (a)에 따른 용액에 순간적으로 가하여 나노입자 핵을 생성하고;(c) instantaneously adding the solution prepared according to (b) to the solution according to (a) to produce a nanoparticle nucleus; (d) (c)에 따른 용액을 200 내지 390℃에서, 2 분 내지 2 시간 동안 유지하여 나노결정을 성장시키고;(d) maintaining the solution according to (c) at 200 to 390 ° C. for 2 minutes to 2 hours to grow nanocrystals; (e) 더 이상의 결정성장을 멈추기 위해 (d)에 따른 용액을 50 내지 150℃에서 냉각하는 것을 포함하여 구성되는(e) cooling the solution according to (d) at 50 to 150 ° C. to stop further crystal growth. 반도체 나노입자 제조방법.Method of manufacturing semiconductor nanoparticles. 제3항에 있어서, 상기 배위용매는 아민류 (amines), 알킬 포스핀류 (alkyl phosphines), 알킬 포스핀 옥사이드류 (alkyl phosphine oxides), 지방산류 (fatty acids), 에테르류 (ethers), 퓨란류 (furans), 포스포-산류 (phospho-acids), 피리 딘류 (pyridines) 또는 이들의 조합으로 이루어진 것 중에서 선택되는 어느 하나 인 반도체 나노입자 제조방법.The method of claim 3, wherein the coordinating solvent is amines (alkyl phosphines), alkyl phosphine oxides (alkyl phosphine oxides), fatty acids (ethers), ethers (furans) ( furans), phospho-acids (phospho-acids), pyridines (pyridines) or any one selected from a combination thereof. 제3항에 있어서, 상기 배위용매는 비극성 유기용매와 다음의 그룹: 아민류 (amines), 알킬 포스핀류 (alkyl phosphines), 알킬 포스핀 옥사이드류 (alkyl phosphine oxides), 지방산류 (fatty acids), 에테르류 (ethers), 퓨란류 (furans), 포스포-산류 (phospho-acids), 피리딘류 (pyridines)으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 하나 이상과의 조합으로 이루어지는 The method of claim 3, wherein the coordinating solvent is a non-polar organic solvent and the following groups: amines, alkyl phosphines, alkyl phosphine oxides, fatty acids, ethers Consisting of one or more selected from the group consisting of ethers, furans, phospho-acids and pyridines 반도체 나노입자 제조방법.Method of manufacturing semiconductor nanoparticles. 제3항에 있어서, 핵생성 및 결정성장 온도를 250 ~ 300℃로 유지하는 것을 특징으로 하는 반도체 나노입자 제조방법.The method of claim 3, wherein the nucleation and crystal growth temperature are maintained at 250 to 300 ° C. 5. 제3항에 있어서, 결정성장 시간을 2 분 ~ 30 분으로 유지하는 것을 특징으로 하는 반도체 나노입자 제조방법.The method of manufacturing a semiconductor nanoparticle according to claim 3, wherein the crystal growth time is maintained at 2 to 30 minutes. 제3항에 있어서, 더 이상의 결정성장을 멈추기 위해 60 ~ 100℃로 유지하는 것을 특징으로 하는 반도체 나노입자 제조방법. The method of claim 3, wherein the semiconductor nanoparticle manufacturing method is maintained at 60 to 100 ° C. to stop further crystal growth. 청구항 3의 방법에 따라 합성되며, 반높이 나비 값이 20 nm 이하의 형광을 내는 반도체 나노분말.A semiconductor nanopowder synthesized according to the method of claim 3 and having a half-height butterfly value of 20 nm or less.
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