KR101042605B1 - 금속 나노 구조체의 형성 방법 및 상기 방법에 의하여 형성된 금속 나노 구조체 - Google Patents

금속 나노 구조체의 형성 방법 및 상기 방법에 의하여 형성된 금속 나노 구조체 Download PDF

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Abstract

발명의 바람직한 실시예에 따른 금속 나노 구조체의 형성방법은: 금속 전구체 및 캡핑제인 트리소듐사이트레이트(trisodium citrate)를 소정의 용매에 용해시켜 금속 양이온과 캡핑제 음이온을 발생시키는 단계; 상기 금속 양이온과 상기 캡핑제 음이온이 형성된 용매에 자외선을 조사하여 캡핑제 음이온의 광분해 반응을 유도하여 자유전자를 발생시킨 후, 상기 광분해 반응에 의하여 형성된 자유전자로 상기 금속 양이온을 환원시켜 금속 나노 구조체를 형성하는 단계를 포함한다. 또한, 본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따른 금속 나노 구조체의 형성방법은: 상기 나노 입자에 다른 금속 전구체, 캡핑제 및 폴리비닐피롤리돈을 용매에 용해시켜 금속 양이온과 캡핑제 음이온을 발생시키는 단계; 상기 양이온과 상기 캡핑제 음이온이 형성된 용매에 자외선을 조사하여 상기 캡핑제 음이온의 광분해 반응을 유도하여 자유전자를 발생시킨 후, 상기 광분해 반응에 의하여 형성된 자유전자로 상기 금속 양이온을 환원시켜 복수의 금속 나노 입자가 결합된 나노 구조체를 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

금속 나노 구조체의 형성 방법 및 상기 방법에 의하여 형성된 금속 나노 구조체 {Method for producing metal nanostructure and metal nanostructure produced by the method}
본 발명은 금속 나노 구조체의 형성방법, 더욱 구체적으로는 금속 전구체로부터 나노 입자, 나노 로드 및 나노 와이어 등의 금속 나노 구조체를 형성하는 방법에 관한 것이다.
일반적으로 나노 구조체는 구조체를 형성하는 물질의 크기가 수 나노미터에서 수백 나노미터 정도의 크기를 가질 때, 이전에 매우 큰 크기(bulk)에서는 볼 수 없었던 우수한 특성을 갖는 물질로 정의될 수 있다. 금속 나노체는 전하 이동(charge transfer) 내지 전자 이동(electron transfer) 등의 전기전도 메커니즘을 통하여 전도성을 가지며, 입자 크기를 1 내지 50nm로 조절하여 충진 밀도를 높일 경우, 금속 간 계면에서의 전하 이동이 더욱 쉬워져서 전기 전도성도 더욱 높일 수 있다.
이러한 금속 나노 구조체를 형성하기 위하여 대한민국 특허공개 제10-2008- 29729호는 잉크젯 프린트용 잉크에 사용되는 금속 나노 입자를 폴리올 공정에 의하여 제조하는 방법을 설명하고 있다. 폴리올 공정은 비등점이 높은 알코올을 양이온의 환원제 겸 용매로 활용하는 방법으로서, 예컨데 질산은 용액을 148℃에서 에틸렌글리콜로 환원시켜 Ag 나노 입자를 형성하는 방법이다.
또한, 금속 나노 구조체를 형성하는 다른 방법으로서, 대한민국 특허공개 제10-2005-107404호는 나노 결정성 분말을 마이크로파 보조 연속 합성 및 폴리올 공정을 이용하여 제조하는 방법으로서, 마이크로파 또는 밀리미터파 에너지를 이용하여 금속 전구체를 금속으로 환원시킨 후 나노 결정성 분말을 형성하는 방법을 개시하고 있다.
하지만, 상기 대한민국 특허공개 제10-2008-29729호에 따라 나노 구조체를 형성하기 위해서는 나노 입자 합성을 위해서 장시간 동안 계속하여 가열을 해야 한다는 단점이 있다. 또한, 대한민국 특허공개 제10-2005-107404호에 따르면 나노 구조체를 만드는 과정이 복잡하고 그에 따른 비용이 크게 상승한다는 단점이 있다.
또한, 예를 들면 소정의 나노 입자를 포함하는 박막의 형성 시, 종래의 방법에 따르면, 가열에 따른 박막 재료의 변형을 방지하기 위하여 소정의 나노 입자를 먼저 형성한 후 박막의 주원료에 형성된 나노 입자를 투입하여 박막을 형성하여야 하므로 2중 작업에 따른 비용 및 시간의 손실을 피할 수 없다는 단점이 있다.
따라서, 본 발명은 나노 입자를 장시간 가열하지 않은 채 상온에서 금속 나노 입자를 형성하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 방법에 따른 금속 나노 입자를 이용하여 금속 나노 로드 및 금속 나노 와이어를 형성하는 방법을 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 금속 나노 구조체의 형성방법은:
금속 전구체 및 캡핑제인 트리소듐사이트레이트(trisodium citrate)를 소정의 용매에 용해시켜 금속 양이온과 캡핑제 음이온을 발생시키는 단계;
상기 금속 양이온과 상기 캡핑제 음이온이 형성된 용매에 자외선을 조사하여 캡핑제 음이온의 광분해 반응을 유도하여 자유전자를 발생시킨 후, 상기 광분해 반응에 의하여 형성된 자유전자로 상기 금속 양이온을 환원시켜 금속 나노 구조체를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이 경우 상기 금속 나노 구조체는 나노 입자인 것이 바람직하다.
또한, 상기 금속 전구체는 하이드로젠 테트라클로로오우레이트 트리하이드레이트 [HAuCl4·3H2O], 질산은 [AgNO3], 실버 2-에틸헥사노네이트 [AgOOCCH(C2H5)C4H9], 카파 아세테이트 [Cu(CH3COO)2], 카파 클로라이드 [CuCl2], 헥사클로로플라티네이트 헥사하이드레이트 [H2PtCl6·6H2O], 징크 아세테이트 (Zinc acetate), 니클 2-에틸헥사노네이트 [Ni(OOCCH(C2H5)C4H9)2], 니클 나이트레이트 [Ni(NO3)2], 코발트 나이트레이트 헥사하이드레이트 [Co(NO3)2·6H2O], 암모늄 몰리브데이트 테트라하이드레이트 [(NH4)6Mo7O24·4H2O), 망간 2-에틸헥사노네이트 [Mn(OOCCH(C2H5)C4H9)2], 텅스텐 헥사클로라이드 [WCl6], 테트라클로로저마늄 [Cl4Ge], 세레늄 테트라클로라이드 [SeCl4], 아이언 2-에틸헥사노네이트 [C24H45FeO6], 알루미늄 2-에틸헥사노네이트 [AlOH(OOCCH(C2H5)C4H9)2], 알루미늄 트리클로라이드 [AlCl3], 티타늄 2-에틸헥사노네이트[Ti(OOCCH(C2H5)C4H9)2], 티타늄 테트라클로라이드 [TiCl4], 팔라듐 디클로라이드 [PdCl2], 인듐 2-에틸헥사노네이트 [In(OOCCH(C2H5)C4H9)2], 인듐 트리클로라이드 [InCl3]로 구성된 군에서 선택된 적어도 하나인 것이 바람직하다.
또는 상기 금속 전구체는 에틸헥사노네이트(ethylhexanonate), 디알킬이소카바메이트(dialkylisocarbamates), 카르복실 액시드(carboxylic acids), 카르복실레이트(carboxylates), 피리딘(pyridine), 디아민(diamines), 아라신(arsines), 디아라신(diarsines), 포스핀(phosphines), 디포스핀(diphosphines), 아레네스(arenes), 클로라이드(chloride), 아세테이트(acetate), 아세틸아세토네이 트(acetylacetonate), 금속산화물(metal oxide), 카르보닐(carbonyl), 카르보네이트(carbonate), 하이드레이트(hydrate), 하이드록사이드(hydroxide), 니트레이트(nitrate), 옥살레이트(oxalate) 및 이들의 혼합물로 구성된 군에서 선택된 적어도 하나일 수 있다.
또한, 상기 용매는 물(water), 메탄올(methanol), 에탄올(ethanol), 프로판올(propanol), 이소프로판올(isopropanol), 부탄올(butanol), 펜탄올(pentanol), 헥산올(hexanol), DMSO(dimethyl sulfoxide), DMF(N, N-dimethylformamide), N-메틸피롤리돈(N-methyl pyrrolidone), 아세톤(acetone), 아세토니트릴 (acetonitrile), THF(tetrahydrofuran), 데칸(decane), 노난(nonane), 옥탄(octane), 헵탄(heptane), 헥산(hexane) 및 펜탄(pentane)으로 구성된 군에서 선택된 적어도 하나인 것이 바람직하다.
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상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따른 금속 나노 구조체의 형성방법은:
제 1 금속 전구체 및 캡핑제인 트리소듐사이트레이트를 제 1 용매에 용해시켜 제 1 금속 양이온과 캡핑제 음이온을 발생시키는 제 1 단계;
상기 제 1 단계에서 발생된 상기 제 1 금속 양이온과 상기 캡핑제 음이온이 형성된 용매에 자외선을 조사하여 상기 캡핑제 음이온의 광분해 반응을 유도하여 자유전자를 발생시킨 후, 상기 광분해 반응에 의하여 형성된 자유전자로 상기 제 1 금속 양이온을 환원시켜 제 1 금속 나노 입자를 형성하는 제 2 단계;
상기 제 1 금속 나노 입자, 제 2 금속 전구체, 캡핑제인 트리소듐사이트레이트 및 폴리비닐피롤리돈(Poly vinyl pyrrolidone; PVP)를 제 2 용매에 용해시켜 제 2 금속 양이온과 캡핑제 음이온을 발생시키는 제 3 단계;
상기 제 3 단계에서 발생된 상기 제 2 금속 양이온과 상기 캡핑제 음이온이 형성된 용매에 자외선을 조사하여 상기 캡핑제 음이온의 광분해 반응을 유도하여 자유전자를 발생시킨 후, 상기 광분해 반응에 의하여 형성된 자유전자로 상기 제 2 금속 양이온을 환원시켜 제 1 금속 나노 입자와 복수의 제 2 금속 나노 입자가 결합된 나노 구조체를 형성하는 제 4 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
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이 경우 상기 결합된 나노 구조체는 나노 로드 또는 나노 와이어인 것이 바람직하다.
이 경우 상기 나노 구조체는 500nm 이하의 평균 직경을 갖는 것이 바람직하다.
이 경우 상기 금속 나노 구조체의 형성 방법은 반응 혼합물로부터 금속 나노 구조체를 분리하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.
이 경우, 상기 분리 단계는 여과, 원심분리 또는 자력분리에 의하여 수행되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 금속 나노 구조체 형성방법을 이용하면 금속 전구체를 장시간 가열하지 않고서도 상온에서 금속 나노 구조체을 얻을 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 금속 나노 구조체 형성방법을 이용하면 임의의 나노 입자를 이용하여 용이하게 나노 로드 및 나노 와이어를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 금속 나노 구조체 형성방법은 특히 나노 입자 등이 박막의 재료로 이용되는 경우 금속 전구체가 박막 재료에 포함된 상태에서 곧바로 나노 입자를 얻을 수 있다.
다음으로 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 금속 나노 구조체의 형성 방법을 이하에서 설명한다. 참고로, 본 명세서에서 나노 구조체 중 직경과 길이의 비가 1:1인 것은 나노 입자, 1:2 ~ 1:20인 것은 나노 로드, 1:20을 초과하는 것은 나노 와이어로 명명한다.
먼저, 도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따라 Ag 나노 입자를 형성하는 방법 을 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 1(a)에서 보듯이, 먼저, 용매에 금속 전구체와 캡핑제를 용해시켜, 금속 양이온과 캡핑제 음이온을 생성시킨다. 본 실시예에서 금속 전구체로는 질산은을 사용하였지만 본 발명의 범위가 질산은으로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 실시예에 따라 형성가능한 금속 나노 입자도 Au, Ag, Cu, Pt, Zn, Ni, Co, Mo, Mn, W, Ge, Se, Fe, Al, Ti, Pd, In으로 구성된 그룹 중 적어도 하나이고, Ag로 한정되는 것은 아니다. 또는 상기 금속 전구체는 에틸헥사노네이트, 디알킬이소카바메이트, 카르복실 액시드, 카르복실레이트, 피리딘, 디아민, 아라신, 디아라신, 포스핀, 디포스핀, 아레네스, 클로라이드, 아세테이트, 아세틸아세토네이트, 금속산화물, 카르보닐, 카르보네이트, 하이드레이트, 하이드록사이드, 니트레이트, 옥살레이트 및 이들의 혼합물로 구성된 그룹 중 적어도 하나일 수 있다.
또한, 상기 용매는 물, 메탄올, 에탄올, 프로판올, 이소프로판올, 부탄올, 펜탄올, 헥산올, DMSO, DMF, N-메틸피롤리돈, 아세톤, 아세토니트릴, THF, 테칸, 노난, 옥탄, 헵탄, 헥산 및 펜탄으로 구성된 그룹 중 적어도 하나일 수 있다.
다음으로, 상기 도 1(a)와 같이 금속 전구체와 캡핑제인 트리소듐사이트레이트가 용해된 용매에 자외선을 조사하면, 도 1(b)에서 보듯이 캡핑제에서 광분해 반응이 일어나 자유전자가 발생된다. 이어서, 도 1(c)에서 보듯이, 캡핑제에서 발생된 자유전자는 금속 양이온으로 전하이동되어 금속 이온을 환원시킴으로서 금속 나노 입자가 형성된다.
이어서, 자외선을 조사함에 따라 캡핑제에서는 계속하여 자유전자가 발생하게 되고(도 1(d)), 발생된 자유전자는 다시 금속 나노 입자를 통하여 환원되지 않은 금속 양이온에 제공됨으로써(도 1(e)), 복수의 원자로 구성된 금속 나노 입자를 형성한다(도 1(f)).
다음으로, 도 2는 본 발명의 제 2 실시예에 따라 Ag 나노 로드 또는 와이어를 형성하는 방법을 개략적으로 도시하는 도면이다. 참고로, 도 2에 개시된 방법을 이용하면, 나노 입자의 형성은 용이하게 이루어지지만 하나의 환원된 은의 주위를 다른 은 입자가 둘러싸는 형태로 형성되므로 나노 로드나 나노 와이어로의 성장이 곤란하다.
먼저, 도 2(a)에서 보듯이, 도 1과 유사한 방법으로 소정의 나노 입자를 형성하고, 이어서 상기 형성된 소정의 나노 입자, 캡핑제인 트리소듐사이트레이트(trisodium citrate) 및 PVP(Poly vinyl pyrrolidone; 폴리비닐피롤리돈)을 임의의 용매에 용해시킨다. 본 실시예에서는 나노 입자로 Pt 원자가 형성된 경우를 예를 들어 설명하지만 본 발명의 범위가 상기 Pt 원자로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 실시예에서 Pt 나노 입자와 같은 나노 입자를 형성하는데 사용되는 캡핑제 및 용매와, 이후에서 설명할 Ag 나노 로드와 같은 나노 로드 또는 나노 와이어를 형성하는데 사용되는 캡핑제 및 용매의 종류는 앞에서 설명한 실시예와 실질적으로 동일하므로 상세한 설명을 생략한다.
이어서, 도 2(a)의 절차에 따라 형성된 용매에 자외선을 조사하면 캡핑제에서 광분해 반응이 일어나 자유전자가 발생된다(도 2(b)). 이어서, 도 2(c) 및 도 2(d)에서 보듯이, 캡핑제에서 발생된 자유전자는 Pt 원자를 통하여 소정의 금속(Ag) 양이온으로 전하이동되어 금속 이온을 환원시킴으로서 금속 나노 입자가 형성된다.
이어서, 계속하여 자외선을 조사하면 캡핑제에서는 계속하여 자유전자가 발생하게 되고, 발생된 자유전자는 다시 Pt 원자를 통하여 Ag 원자를 환원시키게 된다. 이 때 앞에서 미리 용매에 용해시킨 PVP가 환원되는 금속 원자들이 나노 소자를 형성할 때 선형 구조를 만들도록 기능하므로, 본 실시예에 따른 방법을 이용하면 Pt 금속에 다른 형성하고자 하는 나노 입자, 예컨데 Ag 원자가 일렬로 길게 배치되어 나노 로드 또는 나노 와이어를 형성하게 된다.
다음으로, 본 발명의 바람직한 실시예에 따라서 형성된 금속 나노 구조체를 형성한 실험예를 이하에서 설명한다. 참고로, 본 실시예에서 사용되는 자외선 노광 장치는 KrF(248nm), ArF(193nm), F2(157nm)로 구성된 레이저계 노광 장치 또는 G-line(436nm), I-line(365nm)로 구성된 램프계 노광장치를 사용하였다.
먼저, 제 1 실시예에 따른 금속 나노 입자를 형성하기 위하여, 질산은 0.45mM과 트리소듐사이트레이트(C6H5Na3O7·2H2O) 0.45mM을 200mL의 물에 용해시키고 교반하였다. 이어서, 상기 용액을 20mL 유리병에 넣고 자외선(350nm, 1000W)을 각각 7분, 15분, 30분 및 60분간 조사하였다. 또한, 비교를 위하여 트리소듐사이트레이트를 첨가하지 않은 용액도 같은 조건에서 실험하였다.
도 3은 상기 방법에 따라 형성된 구조체의 스펙트로스코피 측정 결과를 도시한다. 도 3(a)에서 보듯이, 트리소듐사이트레이트를 첨가하지 않은 경우 자외선을 장시간 조사하여도 Ag 나노 입자는 형성되지 않았다. 반면, 도 3(b)에서 보듯이, 트리소듐사이트레이트를 첨가한 용액의 경우 Ag 나노 입자의 고유한 표면 플라즈몬 공명인 400nm 파장에서 새롭게 피크가 형성되는 것을 확인할 수 있는데, 이로부터 자외선을 조사함으로써 Ag 나노 입자가 형성됨을 볼 수 있다. 또한, 도 3(b)에서 보듯이, 자외선 조사 시간이 증가할수록 다수의 Ag 나노 입자가 형성되는 것도 알 수 있다.
다음으로, 도 4는 자외선 조사시간의 변화에 따른 Ag 나노 입자의 입도 분포를 측정한 결과를 도시한다. 도 4에서 보듯이, 자외선을 7분간 조사한 경우는 평균 입자 크기가 2.4nm이고, 15분간 조사한 경우는 5.58nm, 30분간 조사한 경우는 7.03nm, 60분간 조사한 경우는 11.08nm로 증가하였다. 이는 자외선 조사 시간이 증가할수록 Ag 나노 입자의 크기도 증가하며, 따라서 자외선 조사 시간을 조절하는 것 만으로 Ag 나노 입자의 크기를 용이하게 조절할 수 있음을 보여준다.
다음으로, 제 2 실시예에 따른 금속 나노 로드 또는 와이어를 형성한 일례를 이하에서 설명한다. 먼저, 백금 나노 입자를 형성하기 위하여 헥사클로로플라티네 이트 헥사하이드레이트(H2PtCl6·6H2O) 0.45mM과 트리소듐사이트레이트(C6H5Na3O7·2H2O) 0.45mM을 200mL의 물에 용해시키고 교반하였다. 이어서, 상기 용액을 20mL 유리병에 넣고 자외선(365nm, 1000W)을 각각 7분, 15분, 30분 및 60분간 조사하였다. 도 5는 상기 방법에 따라 형성된 Pt 나노 입자의 자외선 조사시간의 변화에 따른 입도 분포를 측정한 결과를 도시한다. 도 5에서 보듯이, 자외선을 7분간 조사한 경우는 평균 입자 크기가 5.53nm이고, 15분간 조사한 경우는 7.99nm, 30분간 조사한 경우는 8.72nm, 60분간 조사한 경우는 128.90nm로 증가하였다. 즉, 자외선 조사 시간이 증가할수록 Pt 나노 입자의 크기도 증가한다.
다음으로, 질산은 0.75mM과 PVP 0.5mM을 200mL의 물에 용해시키고 교반하였다. 이어서, 상기 용액 3mL와 앞에서 자외선을 7분간 조사하여 제조한 Pt 나노 입자 0.5mL를 20mL 유리병에 넣고 자외선(365nm, 1000W)을 각각 45분 및 60분간 조사하였다.
도 6은 상기 방법에 따라 형성된 용액을 Si 기판에 떨어뜨린 후 측정한 SEM(Scanning Electron Microscopy) 결과를 도시한다. 도 6(a)는 자외선을 45분간 조사한 결과를 도시하는 도면이고, 도 6(b)는 자외선을 60분간 조사한 결과를 도시하는 도면이다. 도 6에서 보듯이, 자외선을 조사하는 시간이 증가할수록 나노 구조체의 크기는 증가하며, 따라서, 45분 정도 조사했을때 나노 로드가, 60분 정도 조사했을때 나노 와이어가 형성됨을 보여준다. 따라서, 본 실시예에 따른 방법을 이용하면 자외선의 조사 시간을 조절하는 것만으로도 다양한 직경 대 길이비를 갖는 나노 로드 및 나노 와이어를 얻을 수 있다.
도 7은 상기 방법에 따라 형성된 나노 로드의 TEM(Transmission Electron Microscopy) 측정 결과를 도시하는 도면이다. 도 7에서 보듯이 본 실시예에 따른 방법을 이용하여 형성된 나노 로드는 우수한 품질의 단결정으로 구성됨을 알 수 있다.
이상 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 금속 나노 구조체의 형성방법을 첨부한 도면을 참고로 상세하게 설명하였다. 하지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상기 실시예에 대한 다양한 수정 및 변경이 가능하다는 점을 인식할 것이다. 따라서 본 발명의 범위는 오직 뒤에서 설명할 특허청구범위에 의해서만 한정된다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 금속 나노 구조체의 형성 방법을 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 금속 나노 구조체의 형성 방법을 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따라 형성된 금속 나노 구조체의 스펙트로스코피 측정 결과를 도시하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따라 형성된 금속 나노 입자의 자외선 조사 시간 변화에 따른 나노 입자의 입도 분포를 측정한 결과를 도시하는 도면이다.
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따라 형성된 금속 나노 입자의 자외선 조사 시간 변화에 따른 나노 입자의 입도 분포를 측정한 결과를 도시하는 도면이다.
도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따라 형성된 금속 나노 구조체의 SEM 측정 결과를 도시하는 도면이다.
도 7은 본 발명의 제 2 실시예에 따라 형성된 금속 나노 로드의 TEM 측정 결과를 도시하는 도면이다.

Claims (12)

  1. 금속 전구체 및 캡핑제인 트리소듐사이트레이트(trisodium citrate)를 소정의 용매에 용해시켜 금속 양이온과 캡핑제 음이온을 발생시키는 단계;
    상기 금속 양이온과 상기 캡핑제 음이온이 형성된 용매에 자외선을 조사하여 상기 캡핑제 음이온의 광분해 반응을 유도하여 자유전자를 발생시킨 후, 상기 광분해 반응에 의하여 형성된 자유전자로 상기 금속 양이온을 환원시켜 금속 나노 구조체를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 금속 나노 구조체의 형성 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 금속 나노 구조체는 나노 입자인 것을 특징으로 하는 금속 나노 구조체의 형성 방법.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 금속 전구체는 하이드로젠 테트라클로로오우레이트 트리하이드레이트 [HAuCl4·3H2O], 질산은 [AgNO3], 실버 2-에틸헥사노네이트 [AgOOCCH(C2H5)C4H9], 카파 아세테이트 [Cu(CH3COO)2], 카파 클로라이드 [CuCl2], 헥사클로로플라티네이트 헥사하이드레이트 [H2PtCl6·6H2O], 징크 아세테이트 (Zinc acetate), 니클 2-에틸헥사노네이트 [Ni(OOCCH(C2H5)C4H9)2], 니클 나이트레이트 [Ni(NO3)2], 코발트 나이트레이트 헥사하이드레이트 [Co(NO3)2·6H2O], 암모늄 몰리 브데이트 테트라하이드레이트 [(NH4)6Mo7O24·4H2O), 망간 2-에틸헥사노네이트 [Mn(OOCCH(C2H5)C4H9)2], 텅스텐 헥사클로라이드 [WCl6], 테트라클로로저마늄 [Cl4Ge], 세레늄 테트라클로라이드 [SeCl4], 아이언 2-에틸헥사노네이트 [C24H45FeO6], 알루미늄 2-에틸헥사노네이트 [AlOH(OOCCH(C2H5)C4H9)2], 알루미늄 트리클로라이드 [AlCl3], 티타늄 2-에틸헥사노네이트[Ti(OOCCH(C2H5)C4H9)2], 티타늄 테트라클로라이드 [TiCl4], 팔라듐 디클로라이드 [PdCl2], 인듐 2-에틸헥사노네이트 [In(OOCCH(C2H5)C4H9)2], 인듐 트리클로라이드 [InCl3]로 구성된 군에서 선택된 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 금속 나노 구조체의 형성 방법.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 금속 전구체는 에틸헥사노네이트, 디알킬이소카바메이트, 카르복실 액시드, 카르복실레이트, 피리딘, 디아민, 아라신, 디아라신, 포스핀, 디포스핀, 아레네스, 클로라이드, 아세테이트, 아세틸아세토네이트, 금속산화물, 카르보닐, 카르보네이트, 하이드레이트, 하이드록사이드, 니트레이트, 옥살레이트 및 이들의 혼합물로 구성된 군에서 선택된 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 금속 나노 구조체의 형성 방법.
  5. 삭제
  6. 제 1항 내지 4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 용매는 물, 메탄올, 에탄올, 프로판올, 이소프로판올, 부탄올, 펜탄올, 헥산올, DMSO, DMF, N-메틸피롤리돈, 아세톤, 아세토니트릴, THF, 테칸, 노난, 옥탄, 헵탄, 헥산 및 펜탄으로 구성된 군에서 선택된 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 금속 나노 구조체의 형성 방법.
  7. 제 1 금속 전구체 및 캡핑제인 트리소듐사이트레이트를 제 1 용매에 용해시켜 제 1 금속 양이온과 캡핑제 음이온을 발생시키는 제 1 단계;
    상기 제 1 단계에서 발생된 상기 제 1 금속 양이온과 상기 캡핑제 음이온이 형성된 용매에 자외선을 조사하여 상기 캡핑제 음이온의 광분해 반응을 유도하여 자유전자를 발생시킨 후, 상기 광분해 반응에 의하여 형성된 자유전자로 상기 제 1 금속 양이온을 환원시켜 제 1 금속 나노 입자를 형성하는 제 2 단계;
    상기 제 1 금속 나노 입자, 제 2 금속 전구체, 캡핑제인 트리소듐사이트레이트 및 폴리비닐피롤리돈(Poly vinyl pyrrolidone; PVP)를 제 2 용매에 용해시켜 제 2 금속 양이온과 캡핑제 음이온을 발생시키는 제 3 단계;
    상기 제 3 단계에서 발생된 상기 제 2 금속 양이온과 상기 캡핑제 음이온이 형성된 용매에 자외선을 조사하여 상기 캡핑제 음이온의 광분해 반응을 유도하여 자유전자를 발생시킨 후, 상기 광분해 반응에 의하여 형성된 자유전자로 상기 제 2 금속 양이온을 환원시켜 제 1 금속 나노 입자와 복수의 제 2 금속 나노 입자가 결합된 나노 구조체를 형성하는 제 4 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 금속 나노 구조체의 형성 방법.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 결합된 나노 구조체는 나노 로드 또는 나노 와이어인 것을 특징으로 하는 금속 나노 구조체의 형성 방법.
  9. 제 1항 또는 7항에 있어서, 상기 나노 구조체는 500nm 이하의 평균 직경을 갖는 것을 특징으로 하는 금속 나노 구조체의 형성 방법.
  10. 제 1항 또는 7항에 있어서, 상기 금속 나노 구조체의 형성 방법은 반응 혼합물로부터 금속 나노 구조체를 분리하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 금속 나노 구조체의 형성 방법.
  11. 제 10항에 있어서, 상기 분리 단계는 여과, 원심분리 또는 자력분리에 의하여 수행되는 것을 특징으로 하는 금속 나노 구조체의 형성 방법.
  12. 제 1항 또는 7항에 따른 금속 나노 구조체의 형성 방법에 의하여 제조된 금속 나노 구조체.
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KR20060017776A (ko) * 2003-05-13 2006-02-27 미쓰비시 마테리알 가부시키가이샤 금속 나노로드의 제조 방법 및 그 용도
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