KR101037615B1 - 이온성 액체 중에서 물리적 증착에 의해 입자를 제조하는 방법 - Google Patents

이온성 액체 중에서 물리적 증착에 의해 입자를 제조하는 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 나노입자와 같은 입자를 제조하는 방법에 관한 것이다. 본 방법은 이온성 액체를 증착 챔버에 유입시키는 단계; 및 물리적 증착에 의해 하나 이상의 재료를 이온성 액체로 유도시키거나 이온성 액체 상에 하나 이상의 재료를 증착시켜 이온성 액체에서 나노입자를 형성하는 단계를 포함한다.

Description

이온성 액체 중에서 물리적 증착에 의해 입자를 제조하는 방법{METHOD OF PRODUCING PARTICLES BY PHYSICAL VAPOR DEPOSITION IN AN IONIC LIQUID}
본 발명은 일반적으로 이온성 액체 중에서 입자의 형성 및, 하나의 특정한 비한정적 실시양태에서는, 나노입자의 거형성에 관한 것이다.
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 2006년 1월 17일에 제출된 미국 가출원 제 60/759,457 호의 우선권을 주장하며, 상기 가출원 전체를 본원에 참고로 인용한다.
나노입자는 그 크기가 나노미터(nm)로 측정되는 미세 입자이다. 반도체 재료로 제조된 나노입자도 또한 그것이 전자 에너지 수준의 양자화가 발생할 정도로 충분히 작다면(전형적으로 10nm 미만) 양자 점으로서 지칭될 수 있다.
나노입자는 벌크(bulk) 재료와 원자 또는 분자 구조 사이에서 효과적으로 브리지(bridge)가 되기 때문에 과학적 중요성이 크다. 벌크 재료는 그 크기와 상관없이 일정한 물리적 특성을 가져야 하지만, 나노 크기에서는 종종 그렇지 않다. 반도체 입자에서의 양자 구속, 몇몇 금속 입자에서의 표면 플라스몬 공명 및 자기 재료에서의 초상자성(Superparamagnetism)과 같은 크기에 의존하는 특성이 관측된다. 나노입자 연구는 현재 생의학, 광학, 및 전자 분야에서의 다양한 잠재적 이용으로 인해 과학적 연구가 활발한 영역이다.
현재, 나노입자는 일반적으로 용액 화학 공정을 사용하여 형성된다. 예를 들어, 금 나노입자는 환원제의 존재 하에서 하이드로겐 테트라클로로아우레이트를 환원시켜 제조될 수 있다. 이에 의해 금 이온은 비이온화된 금 원자로 환원되고, 금 원자는 나노미터이하 입자의 형태로 침전된다. 입자가 응집하는 것을 방지하기 위해, 일반적으로 나노입자 표면에 부착하는 안정화제가 첨가된다. 나노입자는 여러 유기 리간드와 함께 작용화되어 고도의 기능을 갖는 유기-무기 하이브리드를 형성한다.
나노입자를 형성하기 위해서는 충분하다고 할지라도, 이들 현재의 용액 화학 공정은 몇몇 결점을 갖는다. 예를 들어, 다수의 가열 및 반응 단계가 공정 동안에 필요할 수 있다. 또한, 몇몇 필요한 시약은 작업자에게 유해할 수 있으며, 따라서 작업에 사용하기에 어렵거나 위험할 수 있다. 더욱이, 나노입자가 최종적으로 형성될 때, 그 입자가 개별적인 입자로 남아 있기보다는 응집되도록 분리시켜 포장하는 것이 전형적이다.
그러므로, 현재의 방법과 관련된 문제의 적어도 일부를 감소 또는 제거하는 나노입자의 제조 방법을 제공하는 것이 유리할 것이다.
발명의 요약
입자를 제조하는 방법이 제공된다. 본 방법은 이온성 액체를 증착 챔버에 유입시키는 단계, 및 물리적 증착에 의해 하나 이상의 재료를 이온성 액체로 유도시켜 이온성 액체에서 입자를 제조하는 단계를 포함한다.
나노입자를 제조하는 방법은 이온성 액체를 증착 챔버에 유입시키는 단계; 증착 챔버를 배기시켜 1 내지 7마이크론 Hg 범위의 진공을 형성하는 단계; 및 하나 이상의 재료를 이온성 액체로 유도하기 위해 하나 이상의 캐쏘드를 증착 챔버에서 스퍼터링(sputtering)시켜 이온성 액체 중에서 나노입자를 형성하는 단계를 포함한다.
본 발명의 조성물은 이온성 액체, 및 물리적 증착에 의해 이온성 액체 중에서 생성된 나노입자를 포함한다.
본 발명은 하기 도면을 참조하여 기술되며, 이때 본원 전체에서 유사한 참조 번호는 유사한 부품을 나타낸다.
도 1은 본 발명에 따라 형성된 Cu 나노입자의 흡광도 대 파장의 그래프이다.
도 2 및 3은 Cu 나노입자의 FESEM(전계 방출 주사 전자 현미경: Field Emission Scanning Electron Microscopy)이다.
도 4는 Cu 나노입자의 EDX(에너지 분산 X-선: Energy Dispersive X-ray)이다.
도 5 및 6은 Ag 나노입자의 FESEM이다.
도 7은 Ag 나노입자의 XPS(X-선 광전자 분광계: X-ray Photoelectron Spectroscopy)이다.
도 8은 Ag 나노입자의 흡광도 대 파장의 그래프이다.
도 9는 산화 텅스텐 나노입자의 결합 에너지 대 개수(counter)의 그래프이다(XPS).
도 10 및 11은 산화 텅스텐 나노입자의 FESEM이다.
도 12는 산화 텅스텐을 포함하는 나노입자의 EDX이다.
도 13은 상이한 기판 상의 Ag 유전체 스택의 투과율(%) 대 파장의 그래프이다.
도 14는 Ir 나노입자의 FESEM이다.
도 15는 Ir 나노입자의 EDX이다.
도 16은 여러 이온성 액체 중의 Ag 나노입자의 흡광도 및 파장의 그래프이다.
본원에서 사용된 공간 또는 방향을 나타내는 용어, 예컨대 "왼쪽", "오른쪽", "내부", "외부", "위", "아래" 등은 도면에서 도시된 바와 같이 본 발명과 관련된다. 그러나, 본 발명은 여러 가지 다른 배향을 가정할 수 있으며, 따라서 그러한 용어를 한정적인 것으로 생각해서는 안된다는 것을 이해하여야 한다. 또한, 본원의 명세서 및 청구범위에서 사용된 치수, 물리적 특성, 공정 파라미터, 성분의 양, 반응 조건 등을 나타내는 모든 수치는 모든 경우에 있어서 용어 "약"에 의해 수식되고 있는 것으로 이해되어야 한다. 따라서, 반대로 지시되지 않는 한, 하기 명세서 및 청구범위에서 명시된 수치 값은 본 발명에 의해 얻고자 하는 바라는 성질에 따라 달라질 수 있다. 적어도, 및 청구범위에 대한 균등론의 적용을 한정하려는 의도로서가 아니라, 각각의 수치 값은 적어도 기록된 유효 숫자의 자릿수에 비추어서 및 통상적인 반올림법을 적용하여 해석되어야 한다. 또한, 본원에서 개시된 모든 범위는 시작 및 끝 범위 값 및 그 안에 속하는 임의 및 모든 하위범위를 포함하는 것으로 이해하여야 한다. 예를 들어, 명시된 범위 "1 내지 10"은 최소값 1과 최대값 10 사이의 임의 및 모든 하위범위; 즉 최소값 1 이상으로 시작하고 최대값 10 이하로 끝나는 모든 하위범위, 예컨대 1 내지 3.3, 4.7 내지 7.5, 5.5 내지 10 등을 포함하는 것으로 간주되어야 한다. 또한, 본원에서 사용된 용어 "위(上)에 형성된", "위에 증착된", 또는 "위에 제공된"은 표면 위이지만 반드시 표면과 접촉하여 형성되거나, 증착되거나, 또는 제공되었다는 것을 의미하지 않는다. 예를 들어, 기판 "위에 형성된" 코팅층은 형성된 코팅층과 기판 사이에 위치하는 동일하거나 상이한 조성의 하나 이상의 다른 코팅층 또는 필름의 존재를 배제하지 않는다. 본원에서 사용된 용어 "중합체" 또는 "중합체성"은 올리고머, 단독중합체, 공중합체, 및 3원공중합체, 예컨대 두 가지 유형 이상의 단량체 또는 중합체로부터 생성된 중합체를 포함한다. 또한, 모든 문헌, 예컨대, 이들에 한정되는 것은 아니지만, 발행된 특허 및 특허 출원, 및 본원에서 참조된 모든 웹 사이트는 그 전체가 참고로 인용되는 것으로 간주되어야 한다.
하나의 비한정적 실시양태에서, 본 발명은 물리적 증착 공정을 이용하여 실온의 이온성 액체(IL) 중에서 입자, 예컨대, 이에 한정되는 것은 아니지만, 나노입자를 제조하는 방법을 제공한다. 하나의 비한정적 실시양태에서, IL은 통상의 물리적 증착 장치, 예컨대 통상의 스퍼터링 증착 장치 또는 통상의 전자빔 증발 장치의 증착 챔버 내로 유입된다. 증착 챔버는 배기되고, 하나 이상의 재료를 IL 상에 스퍼터링 증착시키기 위해 하나 이상의 캐쏘드가 사용된다. 임의의 통상의 캐쏘드가 사용될 수 있다. 적합한 캐쏘드는, 몇 가지만 말하자면, 금속 함유 캐쏘드, 반금속 함유 캐쏘드, 및 탄소 캐쏘드를 포함하지만, 이들에 한정되는 것은 아니다.
IL은 400℃ 이하의 온도에서 액체인 염이다. 본 발명의 실시에 적합한 비한정적 이온성 액체는 양이온 및 음이온의 조합물을 포함한다. 양이온은 단일-, 이중-, 및 삼중-치환된 이미다졸륨; 치환된 피리디늄; 치환된 피롤리디늄; 테트라알킬 포스포늄; 테트라알킬 암모늄; 구아니디늄; 아이소유로늄; 및 티오유로늄을 포함할 수 있다. 음이온은 클로라이드; 브로마이드; 요오다이드; 테트라플루오로보레이트; 헥사플루오로포스페이트; 비스(트라이플루오로메틸설포닐)이미드; 트라이스(펜타플루오로에틸)트라이플루오로포스페이트(FAP); 트라이플루오로메테인설포네이트; 트라이플루오로아세테이트; 메틸설페이트; 옥틸설페이트; 티오사이아네이트; 오르가노보레이트; 및 p-톨루엔설포네이트를 포함할 수 있다. IL의 특정한 비한정적 예는 1-뷰틸-3-메틸이미다졸륨 헥사플루오로포스페이트([BMIM]PF6), 1-헥실-3-메틸이미다졸륨 테트라플루오로보레이트([HMIM]BF4), 1-뷰틸-3-메틸이미다졸륨 테트라플루오로보레이트([BMIM]BF4), 1-에틸-3-메틸이미다졸륨 트라이플루오로메테인 설폰아미드([EMIM](CF3SO2)2N)를 포함한다. 다른 비한정적 IL은 독일 쾰른 소재의 솔벤트 이노베이션 게엠베하(Solvent Innovation GmbH)로부터 입수가능하며 http://www.solvent-innovation.com/index_overview.htm에 열거되어 있다. 또 다른 IL은 독일 다름슈타트 소재의 머크 카게아아(Merk KGaA)로부터 입수가능하다. 특정 용도를 위해 세부 조정될 수 있는 수많은 이온성 액체를 양이온 및 음이온의 변형물로서 제조할 수 있다.
IL은 또한 반응되고, 재활용되고, 중합될 수 있는 용매이다. 그 결과로서, IL은 산업에서 촉매, 합성, 전기화학, 의약, 센서, 윤활제, 및 분리와 같은 광범위한 용도를 갖는다. 또한, IL은 무시할 정도의 증기압을 갖고 높은 열 안정성을 나타낸다. 통상적인 유기 용매, 예컨대 몇 가지만 말하자면 알코올, 톨루엔, 메틸렌 클로라이드와 비교할 때, 상기와 같은 특성으로 인해 IL은 VOC(휘발성 유기 화합물)에 대해 환경친화적인 용매이다.
본 발명에서, 물리적 증착(PVD)에 의해 제조된 증기가 진공 시스템에서 IL 상에 증착되는 경우, 나노입자가 생성되며, 이온성 액체가 입자의 안정한 저장소로서 작용한다는 것을 알게 되었다. 마그네트론 스퍼터링은 하기 실시예에서 증기를 증착시키는데 사용되는 방법이다. 그러나, 진공 시스템에서 실시된 물리적인 증착 공정은 입자를 생성하는데 사용될 수 있다. 공지된 기술에 비해 본 발명의 이점은 진공 시스템에서 액체를 함유하는 능력에 있으며, 이때 액체는 시스템 중의 압력에 무시할 정도의 영향을 준다. 진공 코팅 공정에 필요한 낮은 기본 압력 및 증착 압력은 마치 시스템에 액체가 존재하지 않는 경우와 같이 달성된다. IL의 또 다른 이점은, 이것이 화학 공정 그 자체에 제공되는 보편적인 용매라는 것이다(문헌[AIChE Journal, (November 2001) Vol. 47, pages 2384-2389 for IL's in Chemical Processing] 참조). 본 발명의 나노입자는 IL에 혼입되며, 따라서 추가적인 처리를 위해 매질에 이동하는 단계가 생략되고/되거나 다단계 화학 처리 단계가 생략된다. 또한, 증착된 입자의 부피가 증착 압력에 비례하는 것으로 보이며, 따라서 오염이 없는 적합한 공정을 실시하기 위해, 그리고 바라는 입자 크기 범위, 예컨대 나노입자 크기 범위 내에서 일관되게 확실한 입자를 제조하기 위해 더욱 낮은 증착 압력이 매우 적합한 것으로 보인다. 본원에서 사용된 용어 "입자" 또는 "나노입자 크기 범위"는 500nm 이하, 예를들면 200nm 이하, 예컨대 100nm 이하, 또는 50nm 이하, 또는 10nm 이하의 최대 치수를 갖는 입자, 예를들면 0.1nm 내지 200nm 범위, 예컨대 0.5nm 내지 200nm 범위, 예컨대 1nm 내지 200nm 범위를 갖는 입자를 의미한다. 증착 공정은 50마이크론 Hg 이하, 예를들면 20마이크론 Hg 이하, 예컨대 10마이크론 Hg 이하, 예컨대 7마이크론 Hg 이하, 또는 5마이크론 Hg 이하, 예컨대 4마이크론 Hg 이하, 예컨대 3마이크론 Hg 이하, 또는 2마이크론 Hg 이하, 예컨대 1마이크론 Hg 이하의 압력에서 실시된다. 이해되는 바와 같이, 1마이크론은 0.001토르(Torr)와 동일하다. 또한, IL은 입자의 응집을 방지하기 위해서 증기 압력을 증가시키고 저압에서 작동하도록 공정의 능력을 제한시키는 어떠한 첨가제도 필요로 하지 않는다. 점도를 증가시키지만, 증기 압력에 영향을 주지 않는 첨가제를 또한 사용할 수 있다. 상이한 점도의 IL을 혼합하여 최종 액체의 점도를 조절할 수 있다.
하기 비제한적인 실시예는 본 발명의 여러 양태를 예시하는 것이다. 이러한 실시예에서, 산화 구리, 산화 은 및 산화 텅스텐은 진공 시스템에서 이온성 액체 상에 스퍼터링 증착되었다. 10-6 내지 10-7 토르 범위인 진공 시스템의 기본 압력은 이온성 액체의 무시할 만한 증기 압력 때문에 액체가 도입된 후 통상의 고체 기판에 비하여 눈에 띠게 다르게 변하지 않았다. 이로 인해 또한 7마이크론 Hg 이하의 압력에서 증착이 가능하였다. 증착 동안 압력의 변화는 없었다. 나노입자는 상기 액체 중으로의 증착의 결과로서 상기 액체 중에서 형성되었다.
본 발명을 설명하기 위해, 몇몇 재료를 제조하고 특성화하는 방법이 하기에 상세하게 기술되어 있다. 샘플들은 약 1.5인치2(3.8cm2)를 1mm 미만의 깊이로 덮도록 점안기를 사용하여 이온성 액체(IL)로 투명한 플로트(float) 유리 기판의 표면을 습윤시킴으로써 제조되었다. 표면에 액체를 확산시키는데 도움을 주기 위해 압설기가 사용되었다. IL을 함유하는 유기 기판은 3인치2(7.6cm2)이었다. 이어서, 기판을 캐리어 플레이트 상에 놓고, 에어코 테메스칼(Airco Temescal) ILS 1600 진공 코팅기의 유입 고정 장치(lock)에 위치시키고, 배기시켜 10-6 토르 미만의 기본 압력으로 설정된 증착 챔버로 유입시켰다. 모든 코팅은 1 내지 7마이크론 Hg의 압력에서 DC 마그네트론 스퍼터링에 의해 증착되었다. 기판은 120인치/분(3m/분)의 속력으로 스퍼터링 타겟 아래에서 움직이고 있다. IL을 함유한 샘플이 챔버에 유입된 후 또는 증착 공정 동안에 압력의 변화는 없었다. 코팅 두께는 다르게 지시되지 않는 한 텐코(Tencor) P1 스타일러스(stylus) 프로필로미터(profilometer)를 사용하여 측정되었다.
실시예 1
본 실시예는 구리 나노입자의 형성을 예시하는 것이다. 구리를, 구리 타겟으로부터 1.5kW의 정전력(constant power), 508볼트의 전압 및 2.95amp의 전류에서 아르곤 가스 대기 하에 4마이크론 Hg의 압력에서 증착시켰다. 기판을 타겟 아래에서 20번 통과시켰다. 증착 후, 샘플을 챔버로부터 꺼내었다. 예상되는 바와 같이, 이온성 액체(상술된 [BMIM]PF6)를 둘러싸고 있는 유리 표면 부위를 구리 필름으로 덮었다. 그러나, 투과된 색이 적갈색으로 나타나고 약 4분 후에 녹색 성분이 나타나는 것을 제외하고는 IL은 변하지 않은 것으로 나타났다. 구리를 함유한 IL이 4분 이상 동안 진공 하에 코팅기에 잔존하였고, 그 후 제거하는 경우, IL은 녹색의 색조가 없는 적갈색이었다. 그러나, 전술된 바와 같이, 약 4분 후에는 상기 색조가 나타났다. 샘플을 코팅기로부터 제거하자마자 유리 플레이트로 덮는 경우, 용액은 적갈색이 유지되며 녹색의 색조는 나타나지 않았다. 이것은, 대기 중의 산소 및 수증기 때문에 구리 입자의 일부가 IL 중에서 산화 구리 또는 수산화 구리를 형성할 수 있고/있거나, 입자 중 일부가 응집된다는 것을 의미한다.
수취 접시 중에서 아세톤으로 세정하여 구리를 함유하는 IL을 유리 기판의 표면으로부터 제거하는 경우, IL이 있는 코팅은 없었으며 구리 필름에 의해 형성된 경계는 뚜렷하였다. 이것은, IL 상에 증착된 구리가 IL에 남아 있으며 증착 전에 또는 증착 동안에 액체-필름 경계에서 기체가 빠지는 현상, 액체가 튀는 현상 또는 반응이 없다는 것을 의미한다. 경계를 이용하여 필름 두께를 측정하였으며, 이 두께는 353nm이었다. 이것은 스퍼터링된 구리 필름에 대한 XRF 측정치로부터 유도된 밀도로부터 계산할 때 1 평방 cm당 약 344μg의 구리와 동일하다.
LEO 1530 SEM 및 노란 밴테이지(Noran Vantage) EDS/EDX를 각각 사용하는 FESEM(전계 방출 주사 전자 현미경) 및 EDX(에너지 분산 X-선) 분석에 의해 상기 방법에 의해 형성된 구리 입자를 분석하였다. 상기 분석을 사용할 때의 이점은 이것이 원소 확인(EDX)과 함께 입자 및 입자 크기(FESEM)를 시각적으로 관측할 수 있다는 것이다. IL로부터의 배경 신호가 입자 신호를 방해하고 IL의 양의 감소가 입자로부터의 신호의 세기를 증가시키기 때문에, 응집된 입자를 IL의 벌크로부터 제거하였다. 단지 응집된 입자들 또는 제거 공정에 의해 응집된 입자들만을 IL로부터 추출하였다. 입자의 제거는, 접시 중에서 구리 함유의 IL을 아세톤으로 추가적으로 여러번 희석시키고, 매번의 희석 후 필터 종이로 아세톤 및 IL을 제거시키고, 다시 50% 아이소프로판올-탈이온수 혼합물을 사용하여 희석시킨 후, 액체로부터 부음으로써 실시되었다. 이러한 절차에 의해 묽은 IL의 잔류물 중에서 응집된 구리 입자가 형성되며, 이때 이것들의 일부는 FESEM 분석을 위해 스카치(Scotch; 등록상표) 상표의 테이프로 옮겨졌다. 응집되지 않는 입자들이 IL의 현탁액에 남아 있 다. 응집되지 않은 입자들의 존재는 분광광도계 측정에 의해 확인하였다.
분광광도계 측정 및 분석은 특징적인 파장에서 흡광 피크의 존재를 관측함으로써 나노입자의 존재를 측정하는데 사용되는 또 다른 기법이다. 특히, 입자 재료 및 크기와 입자를 함유하는 매질 모두의 함수인 특징적인 파장에서의 금속에 대한 표면 플라스몬 공명(SPR)은 IL에서 용액 중의 금속 나노입자의 존재를 확인하는데 사용된다. 이러한 기법의 이점은, 입자가 용액 중에 응집되지 않은 상태로 존재한다는 것이다. IL로부터의 작은 배경 신호는 차감되거나, 또는 이것이 샘플 신호에 비해 무시할 정도로 작다면 무시될 수 있다. 샘플은 또한 상술된 바와 같이 대기로부터 밀봉되어 측정될 수 있다.
분광광도계 측정은 구리 나노입자의 존재를 위해 구리 함유의 IL 샘플(즉, 실시예 1에서 상술된 바와 같이 희석되기 전의 IL)을 분석하는데 사용된다. 시험 샘플은 시각적인 어떠한 응집된 입자를 포함하지 않았다. 두 유형의 샘플, 즉 코팅기로부터 제거된 후 대기에 노출된 샘플("노출된" 샘플로 지칭됨) 및 코팅기로부터 제거된 직 후 투명 플로트 유리 플레이트로 덮여지고 밀봉된 샘플("밀봉된" 샘플로 지칭됨)의 흡광 스펙트럼을 측정하였다. 노출된 샘플들은 300nm 내지 1100nm 사이의 퍼킨 엘머 람다(Perkin-Elmer Lambda) 2 UV/VIS/NIR 분광광도계를 사용하여 측정되었다. 스펙트럼의 UV 영역에서의 투명성을 위해, 노출된 샘플을 함유하도록 수정 커벳(curvet)(피셔 파(Fisher Far) UV 사각형 1mm)를 사용하였다. 구리 함유의 IL 샘플 및 동일 유형이지만 부가적인 IL로 희석된 구리 함유 샘플("희석된" 샘플로 지칭됨)의 두 개의 노출된 샘플들을 측정하였다.
밀봉된 샘플은 400 내지 700nm에서 비와이케 가드너(BYK Gardner, 미국)로부터 입수할 수 있는 TCS 분광광도계 상에서 측정되었다. TCS 분광광도계는 플로트 유리가 UV 영역에서 덜 투명하고, 350nm 미만에서 투과율이 빠르게 떨어지기(2.3mm 두께에서 350nm에서의 83%로부터 300nm에서의 3.5%로) 때문에 사용된다. 그러나, 흡광에 대한 특징적인 파장은 스펙트럼의 가시 영역에서 발생한다.
도 1은 3개의 구리 함유의 IL의 흡광도를 도시한 것이다. 밀봉된 샘플은 약 580nm에서 흡광 피크를 보여 준다. 이것은 100nm 이하의 최대 치수를 갖는 구리 나노입자에 대한 표면 플라스몬 공명(SPR) 흡광 때문이다. 노출 및 희석된 Cu 샘플에서 500nm에서의 가파른 흡광의 개시는 산화 구리 및 수산화 구리 나노입자의 존재를 나타내는 것으로 믿어진다.
도 2 및 3은 스카치 상표의 테이프 상에서 잔류 IL 중의 응집된 구리 입자의 샘플에 대한 FESEM을 도시한 것이다. 상기 입자들은 IL로부터 구리를 완전하게 추출하기 어렵기 때문에 상기와 같은 샘플링에서 제한되었으며, 이것들은 100nm 이하의 최대 치수를 갖는 입자를 보여준다. 이것이 입자 크기의 상한치를 제시한다. 도 4에서의 EDX 분석은 IL로부터 구리 및 배경 인(P)을 보여준다.
실시예 2
본 실시예는 은 나노입자의 형성을 예시하는 것이다. 구리에 대한 실시예 1에서 기술된 방법과 유사한 방식으로 은을 증착시켰다. 은을 3.0kW의 정전력, 599볼트의 전압 및 5.0amp에서 아르곤 가스 대기 하에 4마이크론 Hg의 압력에서 증착시켰다. 기판을 타겟 아래에서 10번 통과시켰다. 은 함유의 IL을 수취 접시 중에 서 아세톤으로 세정시킴으로써 유리 기판으로부터 제거하였다. IL을 함유하는 필름과 비코팅된 부위 사이의 경계에서 측정할 때 은 필름의 두께는 463nm이었다. 이것은 스퍼터링된 은 필름에 대해 XRF 측정으로부터 유래된 밀도로부터 계산될 때 평방 cm 당 약 470μg의 은과 동일하다. 접시 중의 은 함유 IL를 아세톤으로 추가적으로 여러번 희석하고, 매번의 희석 후 필터 종이로 아세톤과 IL를 제거함으로써 입자를 제거하였다. 이어서, 응집된 은 나노입자의 필름이 남을 때까지 아세톤을 증발시켰다. 이어서, 상기 필름을 FESEM 및 EDX 분석을 위해 스카치 상표의 테이프로 옮겼다. 응집되지 않는 입자들이 현탁액에 잔존하였으며 아세톤을 제거할 때 제거하였다. 응집되지 않는 입자의 존재는 구리에 사용된 동일 방식으로 분광광도계 측정에 의해 확인하였다. FESEM 상은 10nm 미만 내지 약 100nm 이하의 크기 범위의 입자로부터 형성된 응집된 은을 보여준다(도 5 및 6 참조). 원소성 은 입자의 존재는 EDX 분석에 의해 확인하였다. 스카치 상표의 테이프 상의 추출된 은 샘플을 써머 일렉트론 쎄타프로브(Thermo Electron ThetaProbe)(써머 일렉트론 코포레이션(Thermo Electron Corporation), 영국 웨스터 서섹스 소재)를 사용하여 XPS(X-선 광전자 분광계)에 의해 추가적으로 분석하여 임의의 은이 IL과 반응하였는지를 확인하였다. 예상한 바와 같이, 샘플의 표면은 탄소, 산소 및 불소의 오염을 보여 주었다. 아르곤 이온 충격(스퍼터링)을 사용하여 표면 오염을 2kV의 가속 전압에서 제거한 후에는, 단지 은만이 남았다. 이것을 은 금속 3d5 /2 광전자의 존재에 의해 확인하였다. 도 7은 테이프 상에 놓인 은의 XPS 세기를 도시한 것이다. 60초간의 스퍼터링 후 F1s 신호는 없어지며, Ag 3d 신호는 증가하였는데, 이것은 단지 은 입자 만이 존재하며, 이온성 액체와 반응이 없다는 것을 의미한다. O 신호는 테이프 때문이다.
은 함유 IL의 분광광도계 측정은 또한 구리에 대해 기술된 방식으로 측정하였다. 증착 후 대기에 노출된 은 함유 IL은 람다 2 상에서의 측정을 위해 수정 커벳으로 옮겼다. 응집된 나노입자의 일부는 용액으로부터 분리되었으며, 시험된 샘플은 시각적인 어떠한 응집된 입자를 포함하지 않았다. 도 8은 상기 샘플에서 약 410nm에서의 은에 대한 스펙트럼에서 하나의 강한 흡광 피크를 도시한 것이다. 이것은 은 나노입자에 대한 표면 플라스몬 공명(SPR)에 기인한 것이다. 이러한 측정은 XPS 측정과 함께 IL 또는 대기(수분 또는 산소)와 반응이 없다는 것을 의미한다.
이러한 분석 결과는, 은 나노입자가 은의 IL로의 증착에 의해 생성됨을 나타내는 것이다. 입자들은 100nm 이하, 예를들면 50nm 이하, 또는 10nm 이하의 최대 치수를 갖는다.
또한, 이러한 결과는 구리 및 은 둘다에서 최대량의 나노입자가 IL 중의 용액 중으로 이동하여 용액 중에 잔존하고 상기 최대량을 초과하는 임의의 입자들은 응집할 것이라는 것을 나타낸다.
실시예 3
본 실시예는 산화 텅스텐 나노입자의 형성을 예시하는 것이다. 산화 텅스텐 을 전술된 방법에 따라 증착시켰다. 텅스텐 타겟을 50% O2 및 50%의 Ar의 반응성 가스 대기 하에서 4마이크론 Hg의 압력의 유동 하에 증착시켰다. 상기 타켓은 3.0kW의 정전력, 486 볼트의 전압 및 6.24amp의 전류에서 작동하였다. 기판을 타겟 아래에서 10번 통과시켰다. 산화 텅스텐 함유의 IL을 수취 접시 중에서 아세톤으로 세정시킴으로써 유리 기판으로부터 제거하였다. 산화 텅스텐의 두께는 117nm이었다(상술된 방식으로 측정할 때). 산화 텅스텐 함유 IL은 투과면에서 볼 때 황색 외관을 가졌다. 이러한 착색은 IL 중의 산화 텅스텐의 존재 또는 IL과 플라스마와의 반응 때문으로 믿어진다. 초기에 접시 중의 산화 텅스텐 함유 IL을 아세톤으로 희석하고, 필터 종이를 사용하여 아세톤 및 IL을 제거하여 입자를 제거하였다. 그러나, 시각적인 응집의 증거, 및 액체 및 WO3 둘다의 흡광을 초래하는 아세톤 희석된 IL을 제거하기 위한 어떠한 시도도 없었다는 것을 알게 되었다. 그 결과로서, 아세톤은 증발되었다. 이어서, 남아 있는 IL 용액을 50% 아이소프로판올-50% 탈이온수 혼합물과 혼합시켰으며, 이로 인해 산화 텅스텐 함유 용액의 작은 방울(1mm 미만의 직경)이 형성되었다. 상기 작은 방울을 규소 기판으로 옮기고, SPI 플라스마-프렙(Prep) II 플라스마 애셔(asher)에서 처리하여 IL의 일부를 제거하고, FESEM, EDX 및 XPS를 사용하여 분석하였다. XPS로서 상기 작은 방울이 WO3를 함유한다는 것을 확인하였다. XPS 챠트(도 9 참조)는 규소 기판 상의 샘플에서 4F7/2 및 4F5/2 피크 사이에 2.2eV의 분리를 갖는 35.8eV에서의 산화 텅스텐 피크를 보여 준다(XPS 피크 위치에 대한 재료 데이터베이스에 대해서는 http://srdata.nist.gov/xps/index.htm를 참조할 수 있다). FESEM 상(도 10 및 11 참조)은 산화 텅스텐의 개별 입자를 보여 주었다. 상기 상들은 약 120nm 이하, 예를들면 50nm 이하, 또는 10nm 이하의 최대 치수를 갖는 입자를 보여 준다. 입자들은 잘 형성된 구형으로 보였다. EDX(도 12 참조)로서 원소성 텅스텐의 존재를 확인할 수 있다.
실시예 4
본 실시예는 IL의 점도를 증가시켜 증착된 재료의 특성을 변화시키는 것을 예시하기 위한 것이다.
재료가 PVD에 의해 IL 상에 증착될 때 나노입자 또는 필름이 형성되는 지를 IL의 점도로서 결정할 수 있다는 것을 알게 되었다. 이것을 예시하기 위해, 중합체를 IL에 용해시켜 IL의 점도를 증가시키고, 상이한 재료들을 상기 용액에 마그네트론 스퍼터링 증착시켰다.
폴리바이닐피롤리돈(PVP) 분말(유형 NP-K30, GAF 코포레이션(GAF Corportion)으로부터 입수)을 [BMIM]PF6 ㎖ 당 0.14g의 농도로 첨가하여 점성 용액을 제조하였다. 이어서, 용액을 90℃에서 35분 동안 가열시켜 실온(21℃)으로 냉각 시 뚜렷한 유동이 없는 투명하고 매우 점성이 있는 점착성 용액을 제조하였다. 상기 용액을 3인치 x 3인치(7.6cm x 7.6cm) x 2.3mm(두께)의 유리 플레이트 상에 약 1.5 인치(3.8cm) 직경의 원형으로 퍼지게 하고, 표면을 수 분동안 부드럽게 한 후 12인치 x 12인치(36.5cm x 36.5cm)의 캐리어 플레이트에 고정시켜 진공 챔버에 놓았다.
두 개의 샘플을 PVP-IL 용액 상에서 마그네트론 스퍼터링 증착에 의해 형성하였다. 제 1 샘플은 은 및 구리에 대해 전술된 방법과 유사한 방식으로 은을 증착시켜 제조하였다. 은을 1kW의 정전력, 476볼트의 전압 및 2.1amp에서 아르곤 가스 대기 하에 4마이크론 Hg의 압력에서 증착시켰다. 기판을 은 타겟 아래에서 30번 통과시켰다. 은 층은 유리 기판 상에서 300nm 두께인 것으로 측정되었다. 유리 상에 통상적으로 사용되는 유형의 다층 저 방사율 코팅을 형성하도록 제 2 샘플을 증착시켰다. 코팅은 마그네트론 스퍼터링에 의해 하기 순서대로 증착된 Zn2SnO4/Zn-10 중량% Sn/ Ag/Ti/Zn2SnO4/Zn-10 중량% Sn/Ag/Ti/Zn2SnO4(본원에서 "Ag-유전체 스택"으로 지칭됨)의 층을 포함한다. 이러한 유형의 코팅은 " 높은 T/낮은 E"(높은 투과율/낮은 방사율) 코팅으로 공지되어 있으며, 미국 특허 제 4,898,789 호 및 제 4,898,790 호에 기술되어 있다. 증착 후, 코팅을 챔버로부터 꺼내어서 눈으로 검사하였다. 순수한 IL에 나노입자가 증착된 샘플의 외관과 비교하여, PVP-IL 용액 상에 코팅이 보였다. 용액 상의 코팅의 일반적인 외관은 일반적으로 이웃의 유리 표면의 코팅과 동일하였다. 은 코팅은 아래 유체의 비균일적인 속성 때문에 약간 찌그러진 외관을 가졌다. 다층 코팅에는 약간의 크랙이 있었는데, 이것은 아마도 코팅 층과 접착하여 조합된 용액의 유동 때문일 것이다. 다층 코팅은, 커버가 있는 정사각형 페트리(Petri) 접시에서 10개월 동안 보관된 후 이것이 처음 증착될 때와 여전히 동일한 일반적인 외관을 가졌다. 가장 자리의 노출 때문 에 크랙 주변의 코팅에는 약간 더 많은 열화가 있었다. 이것은 이러한 유형의 코팅에 대해 예상되었던 것이다. 상기 동일 기간 후에, 인접의 유리 표면 상의 은 코팅의 몇몇 부분에서와 같이 은 코팅의 몇몇 부분에는 광택이 있었다. 유사하게, 다른 부분은 변색되었다. 도 13의 스펙트럼에서는 10개월 후 Ag-유전체 스택으로 피복된 유리 기판 및 PVP-IL 용액에서 300 내지 2500nm의 투과율(%)을 보여 준다. 유리 기판과 비교할 때 가시선(400 내지 780nm)에서 약간의 감소가 있었으며 태양 적외선(800 내지 2500nm)에서는 약간의 증가가 있었다. 이것은 PVP-IL 용액 상의 코팅에서의 크랙 때문이다. 코팅이 보호되지 않고 남아 있으며(이러한 코팅은 상업적으로 사용될 때 무수 불활성 가스 하에 하나의 유닛으로 밀봉됨), 10개월 동안 PVP-IL 용액 상에 있었다는 것을 고려할 때 이것은 [BMIM]PF6이 은 기재 코팅 상에 무시할 정도의 부식 효과를 준다는 것을 예시한다.
비록 용액의 점도가 측정되지 않았다고 할지라도, 점도가 용액 상에 증착된 재료의 형태, 즉 입자 또는 필름을 결정하는데 강한 영향을 준다는 것을 알 수 있다. 순수한 [BMIM]PF6의 점도의 공표된 값은 312센티포아즈(cP)이다. 하나의 비제한적인 실시양태에 있어서, 본 발명의 실시에 대한 적당한 IL의 점도는 실온(23℃)에서 1500cP 이하, 예컨대 1110cP 이하, 예를들면 66 내지 1110cP 범위일 수 있다. 용액의 점도가 증가함에 따라, 입자가 더 이상 용액으로 유입되지 않지만, 대신에 용액 상에서 필름을 형성하는 조건에 도달할 것이다. 즉, 증착된 재료의 플럭스가 액체보다는 고체와 더욱 유사하게 거동하는 표면을 보일 것이다. 입자가 용액 중 에서 형성되는 점도 범위에서, 크기 및 형상과 같은 입자의 특성이 영향을 받을 것이다. 이로 인해 IL 중의 용질의 농도가 감소하고 용액 상에서 증착이 실시될 수 있다. IL과 함께 용액으로 되고 PVD에 적합한 임의 재료가 사용될 수 있다.
상기 실시예에 있어서, 제어 필름의 증착 전 또는 입자의 형성 전에 중합체를 첨가하였다. 만일 용액 또는 입자 또는 필름의 특정 성질이 바람직한 경우, 상이한 양의 중합체 또는 IL이 증착 전 또는 증착 후에 또는 증착 전 및 증착 후 둘다에서 첨가될 수 있다. 예를들면, 만일 용액의 최종 점도와 다른 점도에서 특정 입자 크기가 바람직하다면, 특정 입자 크기를 형성하는 용액이 코팅되고, 최종 중합체-IL 용액의 바람직한 점도를 달성하도록 증착 후에 부가적인 중합체 또는 IL이 첨가된다. 중합체는 동일하거나 상이한 중합체일 수 있다. 이온성 액체가 또한 조절될 수 있는데, 이때 중합체 또는 중합체의 조합물과 조합되어 바라는 용액을 얻을 수 있도록 IL의 조합물이 첨가될 수 있다. 모든 경우에 있어서, 중합체가 단량체로 대체될 수 있고, 단량체는 증착 후 중합될 수 있다. 또 다른 용도에 있어서, 중합체가 제거되어 IL을 남길 수 있거나, 또는 용액 중의 IL 및 중합체가 세정되어 예를들면 안료 플레이크 중으로 후속 가공을 위해 독립 필름을 형성할 수 있다. 또 다른 용도에 있어서, 용액 상에 증착된 코팅을 가진 층 또는 용액 중의 입자는 다른 재료, 예를들면 유기 또는 무기 층 또는 더욱 구체적으로 중합체 또는 유리 층과 조합되어 적층될 수 있다.
IL의 점도는 IL 중의 입자의 크기 분포에 영향을 줄 수 있다. 만일 점도가 충분히 크다면, 하나 이상의 필름이 IL 상에 증착될 수 있다. IL은 이어서 통상의 방식으로 용해 또는 제거되어 필름을 남기고, 이것은 안료로서 사용되거나 또는 안료의 존재 또는 부재 하에 매질 중으로 혼입될 수 있다. 거기에 분산된 입자를 갖는 IL에 있어서, IL은 입자의 추가적인 가공을 위한 캐리어로서 또는 추가적인 가공 단계에서 반응물로서 사용될 수 있다.
실시예 5
본 실시예는 IL에서 나노입자 촉매를 제조하기 위한 방법을 예시한다.
조절된 크기 및 조성을 갖는 적당한 전이-금속 나노입자는, 입자의 응집을 피하기 위해서 계면활성제, 중합체 또는 유기 리간드와 같은 보호 시약의 존재 하에 금속 화합물을 환원 또는 산화시켜 화학적으로 수득될 수 있다. 이온성 액체 중의 전이 금속 촉매의 화학적인 합성 및 용도는 최근에 보고되었다. IL은 전이 금속 나노입자의 제조 및 안정화를 가능하게 하여 촉매 재활용 및 생성물 분리를 용이하게 할 수 있다. IL에서의 나노입자의 사용의 이점은, 촉매 활성의 상당한 손실없이 촉매성 반응에서 촉매를 여러번 재활용하는 능력에 있다. Ir 및 Ru를 제조하여 촉매 시스템을 형성하였다.
IL에서의 물리적 증착은, 단지 한단계의 공정을 필요로 하고 화학적 부산물없이 재활용이 용이하게 가능한 적당한 매질 중에서 나노입자를 생성하는 또 다른 방안을 제공하고, 비록 시약이 증착 후에 첨가될 수 있다고 할지라도 증착 전 또는 증착 후에 입자의 응집을 방지하는 부가적인 시약을 필요로 하지 않는다.
이것을 예시하기 위해, [BMIM]PF6, 및 [BMIM]BF4의 용액 상에 Ir을 마그네트 론 스퍼터링 증착시켜 샘플을 제조하였다. 상기 샘플은 은 및 구리에 대해 전술된 방법과 유사한 방식으로 Ir 타겟으로부터 이리듐을 증착시킴으로써 제조되었다. 이리듐을 3kW의 정전력, 590볼트의 전압 및 5.08amp에서 100%의 아르곤 가스 대기 하에 4마이크론 Hg의 압력에서 증착시켰다. 기판을 이리듐 타겟 아래로 15번 통과시켰다. Ir 함유 IL은 챔버로부터 꺼낸 후 투과 시에 갈색 외관을 가졌다. 유리 상의 이리듐 층은 주사 전자 현미경(SEM)을 사용하여 단면을 측정함으로써 측정될 때 120nm 두께이었다.
Ir 나노입자들을 함유한 [BMIM]BF4를 FESEM 분석용 탄소 베이스로 옮겼다. 작은 양(약 5방울)을 FESEM 분석용 탄소 베이스에 놓았다. 작은 양의 탈이온수를 사용하여 IL 용액을 희석시켰으며, 이로 인해 Ir 나노입자가 응집되었다. 물을 건조시키고, 나노입자의 응집을 초래하는 희석 및 건조 절차를 여러번 반복하였다. Ir 나노입자에 대한 FESEM가 도 15에 도시되어 있다. 도 15의 EDX로서 Ir의 존재를 확인할 수 있다.
실시예 6
상기에서 논의된 재료에 더하여, Ti, TiO2, Zn2SnO4, Si-10 중량% 산화 알루미늄, 아연-10 중량% 산화 주석 및 산화 은을 IL([BMIM]PF6) 상에 마그네트론 스퍼터링 증착시켰다. 다층 코팅을 또한 IL 상에 증착시켰다. 상기 코팅은 마그네트론 스퍼터링에 의해 하기 순서대로 증착된 Zn2SnO4/Zn-10중량% Sn/ Ag/Ti/Zn2SnO4/Zn-10중량% Sn/Ag/Ti/Zn2SnO4의 층을 포함한다. 구리 및 은을 본원에서 기술된 방식으로 마그네트론 스퍼터링에 의해 1-에틸-3-메틸이미다졸륨 트라이플루오로메테인 설폰아미드([EMIM](CF3SO2)2N), 1-뷰틸-3-메틸이미다졸륨 테트라플루오로보레이트([BMIM]BF4), 및 1-헥실-3-메틸이미다졸륨 테트라플루오로보레이트([HMIM]BF4)로 구성된 부가적인 IL 상에 증착시켰다. 도 16에 도시된 바와 같이, 본원에 기술된 바에 따라 측정된 상기 은 함유 액체의 분광광도계 측정은 [BMIM]PF6에 대한 측정과 함께 약 410nm에서 강한 흡광 피크를 보여 주었으며, 이것은 IL 용액 중에서의 은 나노입자의 표면 플라스몬 공명(SPR)에 기인한다. 도 14로부터 알 수 있는 바와 같이, 입자들은 200nm 미만, 예컨대 50nm 이하, 예를들면 10nm이하의 응집된 나노입자를 나타나는 구성을 보여 준다.
물리적 증착(PVD)에 의해 증착될 수 있는 임의 재료는 IL에 증착될 때 적당한 나노입자의 용액을 형성할 것으로 생각된다. 예를들면, 탄소는 PVD, 예를들면 마그네트론 스퍼터링 증착 또는 탄소 아크에 의해 IL 상에 증착되어 탄소 나노입자, 예를들면 탄소 나노튜브를 형성할 수 있다. 인듐 주석 산화물(ITO) 나노입자는 마그네트론 스퍼터링 증착에 의해 [BMIM]PF6에 증착되었다. ITO 나노입자는 스펙트럼의 가시 영역에서 흡광할 수 없는 전기 도전성 입자를 형성하는데 사용될 수 있다. 이산화 티타늄 나노입자는 마그네트론 스퍼터링 증착에 의해 [BMIM]PF6에 증착되었다. 이산화 티타늄 나노입자는 나노-촉매를 제조하는데 사용될 수 있다.
실시예 7
본원에 개시된 방법에 의해 제조된 나노입자를 함유한 IL 전해질로부터 나노입자 함유의 중합체를 전기화학적으로 증착시키는 예로서, 도전성 중합체 PEDOT(폴리 3,4-에틸렌 다이옥시티오펜)를 EDOT(3,4-에틸렌 다이옥시티오펜) 단량체로부터 은 나노입자 함유의 [BMIM]PF6 전해질 용액에서 전기화학적 증착에 의해 성장시켰다. 필름은 TEM 그리드(grid) 상에서 직접적으로 성장되었다. TEM 측정으로 도전성 중합체 매트릭스에 Ag 나노입자가 존재함을 확인할 수 있었다.
상기 방법에 의해, 전기증착 동안 적절한 전압을 인가함으로써 자연 상태(절연 상태)로부터 완전하게 도핑된 상태(도전 상태)까지인 여러 도핑 수준을 갖는 도전성 중합체가 형성될 수 있다. 이러한 하이브리드 재료는 전기화학 및 유기 발광 장치 용도에 더하여 열전기 및 광전압 장치 용도에서 관심이 되고 있다.
이러한 방법은 상술된 재료로 한정되지 않으며, 전기화학적으로 중합가능한 임의 단량체 및 임의 유형의 나노입자를 허용할 수 있다.
나노입자 함유의 IL에 대한 부가적인 용도는 살생물제, 배터리, 안료, 윤활제 및 화장품을 포함한다. 막, 필터, 직물 및 나노-기공 세라믹과 같은 기판을 나노입자 함유의 IL과 함께 삽입시킬 수 있으며, 용도, 기판의 유형, 또는 기판의 예비처리에 따라 기판을 IL로 세정하여 기판의 기공 내에 분포된 나노입자를 남길 수 있다. 기판은 가요성 또는 강성 또는 투명 또는 불투명일 수 있다. 특히 적합한 하나의 막은 PPG 인더스트리스 인코포레이티드(PPG Industries, Inc)에 의해 제작 된 테슬린(Teslin; 등록상표) 막이다.
입자 특성에 대한 효과
이러한 실험에서 기판이 움직이기 때문에, FESEM 상에서 볼 수 있는 바와 같이 IL에서 더 넓은 크기 분포의 입자가 수취되었다. 증착되는 재료의 형태, 특히 입자의 크기 및 형상은, 타겟에 인가된 전력, 또는 기판 속도(고정 기판에 증착되는 것 포함) 및 기판-타겟 거리, 가스 및 진공 챔버 압력과 같은 증착 파라미터에 의해 측정된다. 기판이 움직이고 있을 때에는 고려되지 않는 원료와 기판 사이의 각이 입자의 크기 및 형상을 크게 결정한다. 원료와 직선을 이루는 고정 기판을 선택하고 낮은 입사각 입자를 차폐시키면 더욱 균일한 입자 분포가 제공될 것이다. 다르게는, 원료로부터의 거리 및/또는 각의 함수로서 기판 상의 원료로부터 입자를 수취하면 하나의 입자 크기의 분포가 형성될 것이다. 또한, 입자의 부피는 압력에 비례하므로, 진공 시스템 및 입자 둘 다에 부합될 수 있는 액체를 갖는 것이 중요한 것으로 보여진다. 점도, 온도, 두께, 화학적 조성과 같은 IL의 특성은 입자의 특성에 영향을 줄 것이다. 특히, 스퍼터링은 크기가 정밀하게 조절될 수 있는 원자 증착 공정이다. 합금 타겟 또는 코-스퍼터링 타켓 및 가스 조성은 아르곤-산소-질소 가스 혼합물로부터의 옥시나트라이드와 같이 재료를 증착시키기 위해 변경될 수 있거나 혼합될 수 있다. 그러나, 열 또는 전자 비임 증발, 또는 캐쏘드 아크 증착과 같은 다른 방법을 조절하여 나노입자로부터 수백 마이크로미터까지의 광범위한 크기 범위에 걸쳐 높은 증착 비율로 입자를 형성할 수 있다. 상술된 논의로부터 알 수 있는 바와 같이, IL은 입자의 응집을 방지하기 위해 계면활성제를 포함 할 필요가 없다.
입자 함유 액체의 반응
나노입자 함유의 IL을 다른 재료와 조합하여 형성된 조합물에 부가적인 특성을 부여할 수 있다. 일반적으로, 단독 중합, 통계적 공중합, 블록 공중합 및 중합체-이온성 액체 합성물을 비롯한, IL을 사용한 여러 유형의 중합이 당해 기술 분야에 기재되어 있다. 이러한 유형의 중합은 당해 기술 분야에서 개시된 바와 같이 다수의 공정 단계를 피하기 위해 본 발명의 방법에 의해 제조된 나노입자를 함유한 IL을 사용하여 실시될 수 있다.
예를들면, 구리, 은, 또는 산화 은을 함유한 노출된 IL을 사이아노아크릴레이트 에스터(퍼마본드(Permabond) 910FS 접착제)와 조합시켜 플라스틱 물질(substance)을 형성하였다. 또 다른 예로서, 은 함유 IL을 320 내지 380nm의 UV 범위에서 경화하는 유레탄 올리고머/메타크릴레이트 단량체 블렌드(켐커트 카오 옵티칼 어디헤시브(Kemkert Kao Optical Adhesive) 300)와 조합시켰다. 상기 혼합물을 투명 플로트 유리의 두 개의 조각 사이에 위치시키고, 이어서 UV 경화시켜 유리/중합체(경화된 혼합물로 구성)/유리 적층체를 형성하였다. 또 다른 예에서, 엘바사이트(Elvacite) 아크릴 수지를 도바놀(Dowanol) PM(글라이콜 에터 PM)에 용해시키고, 나노입자를 함유한 [BMIM]BF4 및 [BMIM]PF6을 용액에 첨가하였다. Ir 나노입자를 함유한 [BMIM]BF4는 겔을 형성하였고, 이것을 XXX분 동안 132℃로 가열시켜 플라스틱 물질을 형성하였다. 플라스틱 물질을 아세톤에서 세정하여 잔류물을 제거 하였다. 플라스틱 물질은 원래의 IL 함유 용액의 갈색을 유지하였으며, 이것은 Ir 나노입자의 존재를 나타내는 것이다. 본원에 개시된 방법에 의해 제조된 ZnO를 함유한 [BMIM]BF6 및 ITO 나노입자를 함유한 [BMIM]BF6을 동일 용액에 첨가하고, 12시간 동안 132℃로 가열시켜 플라스틱 물질을 형성하였으며, 이것은 나노입자가 플라스틱 물질에 혼입될 수 있음을 나타낸다.
상술된 논의로부터 알 수 있는 바와 같이, 그 안에 입자가 분산되거나 그 위에 필름이 형성되거나 또는 입자가 분산되고 필름이 형성된 IL은 추가적으로 여러 제품으로 가공될 수 있다. 예를들면, 입자 또는 필름을 혼입하고 있는 고체, 예컨대 플라스틱을 형성하기 위해 IL에 첨가제 또는 반응물을 첨가할 수 있다. 혹은, 추가의 가공 또는 반응을 위해 용매로서 IL이 사용될 수 있다.
액체 내로의 증착을 위한 장치
IL로의 증착을 위한 장치는 IL에 대한 저장소로서 작용하는 용기로 구성된다. 용기는 물리적 증착 공정에 의해 증착될 때 재료를 포획하는 위치에 위치한다. 용기는 IL의 용기로의 수송 및/또는 용기로부터의 입자 함유의 IL의 추출을 위한 유입구 및 배출구를 함유할 수 있다. 용기는 IL을 냉각시키거나 가열시키기 위해 임의의 통상의 장치를 함유할 수 있다. 상기 유입구 또는 배출구는 제어된 환경, 예를들면 진공 또는 불활성 대기에서의 추출을 가능하게 한다. 추출은 추가적인 가공을 위해 액체의 수송을 가능하게 한다.
당해 기술 분야에서 개시된 액체를 함유하기 위한 다른 수단이 IL과 함께 사 용될 수 있다. 이러한 것에는 예를들면 문헌[S. Yatsuya, Y. Tsukasaki, K. Mihama and R. Uyeda, J. Cryst . Growth. 43, 490 (1978)] 및 [I. Nakatani, T. Furubayashi, J. Magn . Magn . Mater.. 122 (1993) 10]에 각각 기재된 바 같이 통상의 VEROS 기법 또는 이것의 변형 기법, 또는 통상의 VERL 기법 또는 이것의 변형 기법을 포함한다.
전술된 명세서에 개시된 개념으로부터 벗어남이 없이 본 발명을 개정할 수 있다는 것을 당해 기술 분야의 숙련가들은 잘 이해할 것이다. 이러한 개정은 본 발명의 범위 내에 포함되는 것으로 간주되어야 한다. 따라서, 상기 본원에 상세하게 기재된 특정 실시양태는 단지 예시적인 것으로, 이로 인해 첨부된 청구의 범위 전체 및 이것의 임의 및 모든 균등 범위로 주어진 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.

Claims (28)

  1. 이온성 액체를 증착 챔버에 유입시키는 단계; 및
    물리적 증착에 의해 하나 이상의 재료를 이온성 액체로 유도(directing)시켜 이온성 액체 중에서 입자를 제조하는 단계
    를 포함하는, 입자의 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    증착 챔버를 배기시키는 단계를 추가적으로 포함하는 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    증착 챔버가 10마이크론 Hg 이하의 진공을 제공하도록 배기되는 방법.
  4. 청구항 4은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 2 항에 있어서,
    증착 챔버가 7마이크론 Hg 이하의 진공을 제공하도록 배기되는 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    입자가 500nm 이하의 직경을 갖는 방법.
  6. 청구항 6은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 1 항에 있어서,
  7. 청구항 7은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 1 항에 있어서,
    입자가 1 내지 200nm 범위의 직경을 갖는 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    이온성 액체가 일-, 이-, 및 삼-치환된 이미다졸륨; 치환된 피리디늄; 치환된 피롤리디늄; 테트라알킬 포스포늄; 테트라알킬 암모늄; 구아니디늄; 아이소유로늄; 및 티오유로늄으로부터 선택된 하나 이상의 양이온을 포함하는 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    이온성 액체가 클로라이드; 브로마이드; 요오다이드; 테트라플루오로보레이트; 헥사플루오로포스페이트; 비스(트라이플루오로메틸설포닐)이미드; 트라이스(펜타플루오로에틸)트라이플루오로포스페이트(FAP); 트라이플루오로메테인설포네이트; 트라이플루오로아세테이트; 메틸설페이트; 옥틸설페이트; 티오사이아네이트; 오르가노보레이트; 및 p-톨루엔설포네이트로부터 선택된 하나 이상의 음이온을 포함하는 방법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    이온성 액체가 1-뷰틸-3-메틸이미다졸륨 헥사플루오로포스페이 트([BMIM]PF6), 1-헥실-3-메틸이미다졸륨 테트라플루오로보레이트([HMIM]BF4), 1-뷰틸-3-메틸이미다졸륨 테트라플루오로보레이트([BMIM]BF4), 및 1-에틸-3-메틸이미다졸륨 트라이플루오로메테인 설폰아미드([EMIM](CF3SO2)2N)로부터 선택되는 방법.
  11. 청구항 11은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제 1 항에 있어서,
    이온성 액체가 23℃의 온도에서 1110cP 이하의 점도를 갖는 방법.
  12. 제 1 항에 있어서,
    증착 단계가 마그네트론 스퍼터링 또는 전자 비임 증발에 의해 실시되는 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    스퍼터링이 반응성 대기 중에서 실시되는 방법.
  14. 제 12 항에 있어서,
    스퍼터링이 배기된(evacuated) 대기 중에서 실시되는 방법.
  15. 제 12 항에 있어서,
    스퍼터링이 불활성 대기 중에서 실시되는 방법.
  16. 제 1 항에 있어서,
    이온성 액체가 둘 이상의 이온성 액체의 혼합물을 포함하는 방법.
  17. 제 1 항에 있어서,
    이온성 액체의 점도를 조절하는 단계를 포함하는 방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 조절하는 단계가 하나 이상의 중합체 또는 단량체를 이온성 액체에 첨가함으로써 실시되는 방법.
  19. 제 1 항에 있어서,
    하나 이상의 단량체 또는 중합체를 이온성 액체에 첨가하는 단계를 포함하는 방법.
  20. 제 19 항에 있어서,
    단량체 또는 중합체를 반응시켜 입자를 함유하는 중합체성 재료를 형성하는 단계를 포함하는 방법.
  21. 이온성 액체를 증착 챔버에 유입시키는 단계;
    증착 챔버를 배기시켜 증착 챔버에서 7마이크론 Hg 이하의 진공을 형성하는 단계; 및
    하나 이상의 캐쏘드를 증착 챔버에서 스퍼터링시켜 하나 이상의 재료를 이온성 액체로 유도함으로써 이온성 액체 중에서 나노입자를 형성하는 단계
    를 포함하는, 나노입자의 제조 방법.
  22. 이온성 액체를 증착 챔버에 유입시키는 단계;
    증착 챔버를 배기시켜 증착 챔버에서 7마이크론 Hg 이하의 진공을 형성하는 단계; 및
    하나 이상의 캐쏘드를 증착 챔버에서 스퍼터링시켜 하나 이상의 재료를 이온성 액체로 유도함으로써 이온성 액체 상에 코팅 필름을 형성하는 단계
    를 포함하는, 이온성 액체를 코팅하는 방법.
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KR1020087020008A 2006-01-17 2007-01-17 이온성 액체 중에서 물리적 증착에 의해 입자를 제조하는 방법 KR101037615B1 (ko)

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KR1020087020008A KR101037615B1 (ko) 2006-01-17 2007-01-17 이온성 액체 중에서 물리적 증착에 의해 입자를 제조하는 방법

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Families Citing this family (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2924359B1 (fr) * 2007-11-30 2010-02-12 Commissariat Energie Atomique Procede de preparation de depot de nanoparticules metalliques par depot physique en phase vapeur
DE102009055828A1 (de) 2008-12-19 2010-07-01 Merck Patent Gmbh Verfahren zur Herstellung metallbeschichteter Partikel
CN101434824A (zh) * 2008-12-25 2009-05-20 中国科学院长春应用化学研究所 一种具有热稳定性的离子液体红外吸收材料及制法
US9007674B2 (en) 2011-09-30 2015-04-14 View, Inc. Defect-mitigation layers in electrochromic devices
KR101479788B1 (ko) * 2009-04-08 2015-01-06 인스콘테크(주) 이온성 액체를 이용한 금속 나노구조체의 제조방법
JP5799362B2 (ja) * 2009-11-11 2015-10-21 国立大学法人名古屋大学 中空ナノ粒子の製法
US8784663B2 (en) * 2009-11-20 2014-07-22 Nokia Corporation Trapping nanostructures
JP5765727B2 (ja) * 2010-11-30 2015-08-19 国立大学法人名古屋大学 ナノ粒子の製造方法及びナノ粒子分散液
JP2012190856A (ja) * 2011-03-08 2012-10-04 Mitsubishi Materials Corp 太陽電池向け透明導電膜用組成物および透明導電膜
JP5760284B2 (ja) * 2011-05-31 2015-08-05 住友化学株式会社 ガスバリア性フィルムの製造装置及びガスバリア性フィルム
TWI525184B (zh) 2011-12-16 2016-03-11 拜歐菲樂Ｉｐ有限責任公司 低溫注射組成物，用於低溫調節導管中流量之系統及方法
US9302452B2 (en) 2012-03-02 2016-04-05 Ppg Industries Ohio, Inc. Transparent laminates comprising inkjet printed conductive lines and methods of forming the same
CN102554244B (zh) * 2012-03-12 2014-04-09 苏州大学 金属纳米颗粒与碳材料复合物的自组装可控制备方法
CN103668104B (zh) * 2012-09-24 2016-05-25 中国科学院大连化学物理研究所 用离子液体作衬底的热丝化学气相沉积制备硅薄膜的方法
CN103102075B (zh) * 2013-01-21 2015-05-06 京东方科技集团股份有限公司 一种采用玻璃料进行密封的方法、装置及玻璃料
RU2523469C1 (ru) * 2013-01-23 2014-07-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Алтайский государственный университет" Способ экстракции цинка из донных осадков ионной жидкостью
KR20160041006A (ko) * 2014-10-04 2016-04-15 한국생산기술연구원 이온성 액체를 이용한 방착방법 및 액체방착설비를 구비한 진공증착장치
CN104393194A (zh) 2014-12-10 2015-03-04 京东方科技集团股份有限公司 一种柔性电极、其制作方法、电子皮肤及柔性显示装置
US9986669B2 (en) * 2015-11-25 2018-05-29 Ppg Industries Ohio, Inc. Transparency including conductive mesh including a closed shape having at least one curved side
CN105445237B (zh) * 2015-12-31 2018-01-05 哈尔滨工业大学 一种外加电场条件下测量液体吸收系数的方法
CN106243813B (zh) * 2016-08-01 2019-05-07 苏州康力丰纳米科技有限公司 一种纳米颗粒抗菌材料加工的方法
RU2650820C1 (ru) * 2016-12-29 2018-04-17 Тимур Эмильевич Габяш Способ получения органозоля
US11045833B2 (en) 2017-02-03 2021-06-29 Massachusetts Institute Of Technology Task specific ionic liquid-impregnated polymeric surface coatings for antibacterial, antifouling, and metal scavenging activity
CN107297507B (zh) * 2017-06-27 2019-09-10 浙江大学 一种亚微米-纳米金属锂颗粒的制备方法
KR102035761B1 (ko) 2017-11-01 2019-10-23 한국과학기술연구원 물리적 기상 증착법을 이용한 탄소-담지 금속산화물 및/또는 합금 나노입자 촉매의 제조방법
CN107866560B (zh) * 2017-12-04 2019-05-31 浙江工业大学 一种分支网状金纳米材料的制备方法
CN109164072A (zh) * 2018-08-07 2019-01-08 北京化工大学 新型溶解性可调的荧光硅量子点、合成及检测汞离子的应用
US11745702B2 (en) 2018-12-11 2023-09-05 Ppg Industries Ohio, Inc. Coating including electrically conductive lines directly on electrically conductive layer
CN110129109B (zh) * 2019-06-17 2020-10-16 中国科学院兰州化学物理研究所 一种过渡金属硫化物纳米粒子的制备方法及其应用
CN110646996A (zh) * 2019-09-29 2020-01-03 东华大学 一种紫外固化紫精基电致变色器件及其制备方法
CN113295726A (zh) * 2021-04-20 2021-08-24 华东师范大学 一种基于xps技术表征室温离子液体的方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003245540A (ja) * 2002-02-25 2003-09-02 Fuji Photo Film Co Ltd 超微粒子の作製方法

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4898790A (en) * 1986-12-29 1990-02-06 Ppg Industries, Inc. Low emissivity film for high temperature processing
US4898789A (en) 1988-04-04 1990-02-06 Ppg Industries, Inc. Low emissivity film for automotive heat load reduction
US6444256B1 (en) 1999-11-17 2002-09-03 The Regents Of The University Of California Formation of nanometer-size wires using infiltration into latent nuclear tracks
US6768119B2 (en) * 2000-04-06 2004-07-27 De La Mora Juan F. Method and apparatus to produce ions and nanodrops from Taylor cones at reduced pressure
JP2003245450A (ja) * 2002-02-25 2003-09-02 Sanyo Product Co Ltd 遊技機
JP2005035916A (ja) * 2003-07-18 2005-02-10 Nisshinbo Ind Inc ハロゲン置換芳香族化合物の製造方法およびハロゲン化反応用溶媒
JP2005048260A (ja) * 2003-07-31 2005-02-24 Canon Inc 反応性スパッタリング方法
US7232556B2 (en) 2003-09-26 2007-06-19 Nanoproducts Corporation Titanium comprising nanoparticles and related nanotechnology
JP2005147394A (ja) * 2003-10-23 2005-06-09 Sankyo Seiki Mfg Co Ltd 動圧軸受装置、及び、ディスク駆動装置
CN1260743C (zh) * 2004-01-07 2006-06-21 中山大学 一种制备n－酰基肌氨酸改性水基磁性液体的方法
CN1559663A (zh) * 2004-02-27 2005-01-05 中国科学院上海硅酸盐研究所 纳米微粉的微波辅助离子液体制备方法
US20050248825A1 (en) * 2004-05-04 2005-11-10 Rockwell Scientific Licensing, Llc Reversible electrodeposition optical modulation device with conducting polymer counter electrode
TWI388640B (zh) * 2004-06-01 2013-03-11 Nitto Denko Corp 壓敏黏合劑組成物、壓敏黏合片及表面保護膜
JP5233279B2 (ja) * 2005-06-10 2013-07-10 株式会社ブリヂストン 超微粒子又は超微粒子集合体の製造方法
JP5232988B2 (ja) * 2006-02-27 2013-07-10 国立大学法人名古屋大学 ナノ粒子の製造方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003245540A (ja) * 2002-02-25 2003-09-02 Fuji Photo Film Co Ltd 超微粒子の作製方法

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