KR101716517B1 - 비극성 용매에서 자기 가변성 광자 결정의 조립 - Google Patents
비극성 용매에서 자기 가변성 광자 결정의 조립 Download PDFInfo
- Publication number
- KR101716517B1 KR101716517B1 KR1020117022103A KR20117022103A KR101716517B1 KR 101716517 B1 KR101716517 B1 KR 101716517B1 KR 1020117022103 A KR1020117022103 A KR 1020117022103A KR 20117022103 A KR20117022103 A KR 20117022103A KR 101716517 B1 KR101716517 B1 KR 101716517B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- magnetite
- surfactant
- coating
- hydrophobic
- crystal
- Prior art date
Links
- 239000012454 non-polar solvent Substances 0.000 title claims abstract description 46
- 239000004038 photonic crystal Substances 0.000 title description 9
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 54
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 41
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims abstract description 21
- 239000000693 micelle Substances 0.000 claims abstract description 16
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 8
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 33
- SZVJSHCCFOBDDC-UHFFFAOYSA-N iron(II,III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]O[Fe]=O SZVJSHCCFOBDDC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 30
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 25
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 claims description 25
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 24
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 24
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 claims description 22
- RFFLAFLAYFXFSW-UHFFFAOYSA-N 1,2-dichlorobenzene Chemical compound ClC1=CC=CC=C1Cl RFFLAFLAYFXFSW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 21
- VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N n-Hexane Chemical compound CCCCCC VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 21
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 14
- SLYCYWCVSGPDFR-UHFFFAOYSA-N octadecyltrimethoxysilane Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCCCC[Si](OC)(OC)OC SLYCYWCVSGPDFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N Chloroform Chemical compound ClC(Cl)Cl HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 150000001282 organosilanes Chemical class 0.000 claims description 12
- 230000003993 interaction Effects 0.000 claims description 9
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 9
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- -1 carboxylate anion Chemical class 0.000 claims description 8
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 6
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 claims description 5
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 5
- 150000002191 fatty alcohols Chemical class 0.000 claims description 5
- 229910052809 inorganic oxide Inorganic materials 0.000 claims description 5
- WNWHHMBRJJOGFJ-UHFFFAOYSA-N 16-methylheptadecan-1-ol Chemical compound CC(C)CCCCCCCCCCCCCCCO WNWHHMBRJJOGFJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 125000003545 alkoxy group Chemical group 0.000 claims description 4
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 4
- MWKFXSUHUHTGQN-UHFFFAOYSA-N decan-1-ol Chemical compound CCCCCCCCCCO MWKFXSUHUHTGQN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- FBELJLCOAHMRJK-UHFFFAOYSA-L disodium;2,2-bis(2-ethylhexyl)-3-sulfobutanedioate Chemical group [Na+].[Na+].CCCCC(CC)CC(C([O-])=O)(C(C([O-])=O)S(O)(=O)=O)CC(CC)CCCC FBELJLCOAHMRJK-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 4
- LQZZUXJYWNFBMV-UHFFFAOYSA-N dodecan-1-ol Chemical compound CCCCCCCCCCCCO LQZZUXJYWNFBMV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 238000005886 esterification reaction Methods 0.000 claims description 4
- BXWNKGSJHAJOGX-UHFFFAOYSA-N hexadecan-1-ol Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCCO BXWNKGSJHAJOGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 125000001165 hydrophobic group Chemical group 0.000 claims description 4
- GLDOVTGHNKAZLK-UHFFFAOYSA-N octadecan-1-ol Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCCCCO GLDOVTGHNKAZLK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims description 4
- SCPYDCQAZCOKTP-UHFFFAOYSA-N silanol Chemical compound [SiH3]O SCPYDCQAZCOKTP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- HLZKNKRTKFSKGZ-UHFFFAOYSA-N tetradecan-1-ol Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCO HLZKNKRTKFSKGZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical compound [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 3
- 238000006136 alcoholysis reaction Methods 0.000 claims description 3
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 claims description 3
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 claims description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 3
- 229910000077 silane Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 125000005372 silanol group Chemical group 0.000 claims description 3
- 239000002356 single layer Substances 0.000 claims description 3
- BDHFUVZGWQCTTF-UHFFFAOYSA-M sulfonate Chemical compound [O-]S(=O)=O BDHFUVZGWQCTTF-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 3
- YFSUTJLHUFNCNZ-UHFFFAOYSA-M 1,1,2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8-heptadecafluorooctane-1-sulfonate Chemical compound [O-]S(=O)(=O)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)F YFSUTJLHUFNCNZ-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 2
- 239000005968 1-Decanol Substances 0.000 claims description 2
- SNGREZUHAYWORS-UHFFFAOYSA-M 2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8-pentadecafluorooctanoate Chemical compound [O-]C(=O)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)F SNGREZUHAYWORS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 2
- DBMJMQXJHONAFJ-UHFFFAOYSA-M Sodium laurylsulphate Chemical compound [Na+].CCCCCCCCCCCCOS([O-])(=O)=O DBMJMQXJHONAFJ-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 2
- BTBJBAZGXNKLQC-UHFFFAOYSA-N ammonium lauryl sulfate Chemical compound [NH4+].CCCCCCCCCCCCOS([O-])(=O)=O BTBJBAZGXNKLQC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229940063953 ammonium lauryl sulfate Drugs 0.000 claims description 2
- 150000001449 anionic compounds Chemical group 0.000 claims description 2
- 150000001767 cationic compounds Chemical group 0.000 claims description 2
- 229960000541 cetyl alcohol Drugs 0.000 claims description 2
- 235000014113 dietary fatty acids Nutrition 0.000 claims description 2
- 238000012674 dispersion polymerization Methods 0.000 claims description 2
- 238000007720 emulsion polymerization reaction Methods 0.000 claims description 2
- 239000000194 fatty acid Substances 0.000 claims description 2
- 229930195729 fatty acid Natural products 0.000 claims description 2
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 claims description 2
- 238000010550 living polymerization reaction Methods 0.000 claims description 2
- MSRJTTSHWYDFIU-UHFFFAOYSA-N octyltriethoxysilane Chemical compound CCCCCCCC[Si](OCC)(OCC)OCC MSRJTTSHWYDFIU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229960003493 octyltriethoxysilane Drugs 0.000 claims description 2
- 125000001997 phenyl group Chemical group [H]C1=C([H])C([H])=C(*)C([H])=C1[H] 0.000 claims description 2
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 claims description 2
- 125000001453 quaternary ammonium group Chemical group 0.000 claims description 2
- 229940057950 sodium laureth sulfate Drugs 0.000 claims description 2
- SXHLENDCVBIJFO-UHFFFAOYSA-M sodium;2-[2-(2-dodecoxyethoxy)ethoxy]ethyl sulfate Chemical compound [Na+].CCCCCCCCCCCCOCCOCCOCCOS([O-])(=O)=O SXHLENDCVBIJFO-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 2
- GBXOGFTVYQSOID-UHFFFAOYSA-N trichloro(2-methylpropyl)silane Chemical compound CC(C)C[Si](Cl)(Cl)Cl GBXOGFTVYQSOID-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- LFXJGGDONSCPOF-UHFFFAOYSA-N trichloro(hexyl)silane Chemical compound CCCCCC[Si](Cl)(Cl)Cl LFXJGGDONSCPOF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- PYJJCSYBSYXGQQ-UHFFFAOYSA-N trichloro(octadecyl)silane Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCCCC[Si](Cl)(Cl)Cl PYJJCSYBSYXGQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- XYJRNCYWTVGEEG-UHFFFAOYSA-N trimethoxy(2-methylpropyl)silane Chemical compound CO[Si](OC)(OC)CC(C)C XYJRNCYWTVGEEG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- NMEPHPOFYLLFTK-UHFFFAOYSA-N trimethoxy(octyl)silane Chemical compound CCCCCCCC[Si](OC)(OC)OC NMEPHPOFYLLFTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000002888 zwitterionic surfactant Substances 0.000 claims description 2
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims 1
- 230000005415 magnetization Effects 0.000 claims 1
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 claims 1
- 239000000084 colloidal system Substances 0.000 abstract description 28
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 abstract description 26
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 abstract description 12
- 230000004044 response Effects 0.000 abstract description 11
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 abstract description 6
- 230000007774 longterm Effects 0.000 abstract description 4
- 230000006698 induction Effects 0.000 abstract 1
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 30
- APSBXTVYXVQYAB-UHFFFAOYSA-M sodium docusate Chemical compound [Na+].CCCCC(CC)COC(=O)CC(S([O-])(=O)=O)C(=O)OCC(CC)CCCC APSBXTVYXVQYAB-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 29
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 28
- YOYAIZYFCNQIRF-UHFFFAOYSA-N 2,6-dichlorobenzonitrile Chemical compound ClC1=CC=CC(Cl)=C1C#N YOYAIZYFCNQIRF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 20
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 14
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 10
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 8
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 7
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 6
- 230000009881 electrostatic interaction Effects 0.000 description 5
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 5
- 238000012216 screening Methods 0.000 description 4
- BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N Tetraethyl orthosilicate Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)OCC BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 3
- 239000002159 nanocrystal Substances 0.000 description 3
- 238000001429 visible spectrum Methods 0.000 description 3
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical group [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- LZZYPRNAOMGNLH-UHFFFAOYSA-M Cetrimonium bromide Chemical compound [Br-].CCCCCCCCCCCCCCCC[N+](C)(C)C LZZYPRNAOMGNLH-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N Iron oxide Chemical compound [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920003171 Poly (ethylene oxide) Polymers 0.000 description 2
- WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N Tetrahydrofuran Chemical compound C1CCOC1 WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003125 aqueous solvent Substances 0.000 description 2
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000001962 electrophoresis Methods 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- WTFXARWRTYJXII-UHFFFAOYSA-N iron(2+);iron(3+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Fe+2].[Fe+3].[Fe+3] WTFXARWRTYJXII-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 239000006249 magnetic particle Substances 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 229910001172 neodymium magnet Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002798 polar solvent Substances 0.000 description 2
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- IAYPIBMASNFSPL-UHFFFAOYSA-N Ethylene oxide Chemical compound C1CO1 IAYPIBMASNFSPL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920002125 Sokalan® Polymers 0.000 description 1
- 238000003917 TEM image Methods 0.000 description 1
- 238000013019 agitation Methods 0.000 description 1
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 description 1
- 125000005211 alkyl trimethyl ammonium group Chemical group 0.000 description 1
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N ammonia Natural products N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000908 ammonium hydroxide Substances 0.000 description 1
- 230000003466 anti-cipated effect Effects 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 229960000686 benzalkonium chloride Drugs 0.000 description 1
- 229960001950 benzethonium chloride Drugs 0.000 description 1
- UREZNYTWGJKWBI-UHFFFAOYSA-M benzethonium chloride Chemical compound [Cl-].C1=CC(C(C)(C)CC(C)(C)C)=CC=C1OCCOCC[N+](C)(C)CC1=CC=CC=C1 UREZNYTWGJKWBI-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- CADWTSSKOVRVJC-UHFFFAOYSA-N benzyl(dimethyl)azanium;chloride Chemical compound [Cl-].C[NH+](C)CC1=CC=CC=C1 CADWTSSKOVRVJC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 239000008364 bulk solution Substances 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 1
- YMKDRGPMQRFJGP-UHFFFAOYSA-M cetylpyridinium chloride Chemical compound [Cl-].CCCCCCCCCCCCCCCC[N+]1=CC=CC=C1 YMKDRGPMQRFJGP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229960001927 cetylpyridinium chloride Drugs 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 1
- 239000002800 charge carrier Substances 0.000 description 1
- MRUAUOIMASANKQ-UHFFFAOYSA-N cocamidopropyl betaine Chemical compound CCCCCCCCCCCC(=O)NCCC[N+](C)(C)CC([O-])=O MRUAUOIMASANKQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229940073507 cocamidopropyl betaine Drugs 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 235000019329 dioctyl sodium sulphosuccinate Nutrition 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003925 fat Substances 0.000 description 1
- 230000005661 hydrophobic surface Effects 0.000 description 1
- 239000002563 ionic surfactant Substances 0.000 description 1
- 239000003446 ligand Substances 0.000 description 1
- 238000003760 magnetic stirring Methods 0.000 description 1
- 239000002069 magnetite nanoparticle Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 125000000956 methoxy group Chemical group [H]C([H])([H])O* 0.000 description 1
- 238000002715 modification method Methods 0.000 description 1
- DVEKCXOJTLDBFE-UHFFFAOYSA-N n-dodecyl-n,n-dimethylglycinate Chemical compound CCCCCCCCCCCC[N+](C)(C)CC([O-])=O DVEKCXOJTLDBFE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 239000004584 polyacrylic acid Substances 0.000 description 1
- 239000005518 polymer electrolyte Substances 0.000 description 1
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 229920001451 polypropylene glycol Polymers 0.000 description 1
- 229920000136 polysorbate Polymers 0.000 description 1
- 229940068965 polysorbates Drugs 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- 239000011550 stock solution Substances 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 125000002023 trifluoromethyl group Chemical group FC(F)(F)* 0.000 description 1
- 239000003981 vehicle Substances 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09C—TREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
- C09C1/00—Treatment of specific inorganic materials other than fibrous fillers; Preparation of carbon black
- C09C1/22—Compounds of iron
- C09C1/24—Oxides of iron
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
- C01G49/00—Compounds of iron
- C01G49/02—Oxides; Hydroxides
- C01G49/08—Ferroso-ferric oxide [Fe3O4]
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82B—NANOSTRUCTURES FORMED BY MANIPULATION OF INDIVIDUAL ATOMS, MOLECULES, OR LIMITED COLLECTIONS OF ATOMS OR MOLECULES AS DISCRETE UNITS; MANUFACTURE OR TREATMENT THEREOF
- B82B3/00—Manufacture or treatment of nanostructures by manipulation of individual atoms or molecules, or limited collections of atoms or molecules as discrete units
- B82B3/0042—Assembling discrete nanostructures into nanostructural devices
- B82B3/0047—Bonding two or more elements
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B33/00—Silicon; Compounds thereof
- C01B33/113—Silicon oxides; Hydrates thereof
- C01B33/12—Silica; Hydrates thereof, e.g. lepidoic silicic acid
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2004/00—Particle morphology
- C01P2004/60—Particles characterised by their size
- C01P2004/64—Nanometer sized, i.e. from 1-100 nanometer
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
- C01P2006/42—Magnetic properties
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Electrochromic Elements, Electrophoresis, Or Variable Reflection Or Absorption Elements (AREA)
- Compounds Of Iron (AREA)
- Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
- Pigments, Carbon Blacks, Or Wood Stains (AREA)
Abstract
전하 제어제를 이용해서 장거리 정전기적 척력을 확립함으로써 초상자성 콜로이드를 비극성 용매에서 자기 가변성 광자 성질을 가지는 질서화된 구조로 조립하는 방법이 제공된다. 전하 제어제, 예컨대 AOT 분자의 도입으로 인해 생기는 역미셀이 n-옥타데실트리메톡시실란 개질 Fe3O4@SiO2 입자의 표면 상의 전하 분리를 증진할 수 있다. 상당히 개선된 장거리 정전기적 척력이 자기 유도 인력에 대항할 수 있고, 따라서, 비극성 용매에서 초상자성 콜로이드의 질서화를 허용한다. 이 시스템은 외부 자기장에 대한 신속한 완전 가역적 광학 반응, 장기간 성능 안정성 및 양호한 회절 강도를 가진다.
Description
<관련 출원에 대한 상호 참조>
본 출원은 2009년 2월 23일에 출원된 미국 특허 가출원 제61/154,659호 및 2009년 2월 23일에 출원된 미국 특허 가출원 제61/154,717호를 우선권 주장하며, 이들 가출원은 그 전문이 본원에 참고로 포함된다.
발명의 분야
본 발명은 초상자성 콜로이드를 자기 가변성 광자 성질을 가지는 질서화된 구조 (ordered structure)로 조립하는 것을 허용하는, 비극성 용매 중에서 장거리 정전기적 척력을 확립하는 방법 및 시스템에 관한 것이다.
연구자들은 질서화된 구조를 형성할 수 있는 자철석 나노입자를 이전에 합성하였다. 예를 들어, 단일 물질로 구조색의 동적 조정(tuning)은 초상자성 콜로이드 나노결정 클러스터(CNC)의 용액에 외부 자기장을 가함으로써 입증하였고, 예를 들어 문헌[Ge, J., Hu, Y. & Yin, Y., Highly tunable superparamagnetic colloidal photonic crystals, Angew. Chem. Int. Ed. 46, 7428-7431(2007)]을 참조한다. 이러한 질서화된 구조는 빛을 회절함으로써 다양한 색을 생성하고, 여기서, 색의 파장은 질서화된 구조에서 나노결정의 간격에 의존한다. 이 간격은 나노입자의 성질을 변화시킴으로써 가변되고, 예를 들어, 문헌[Ge, J. & Yin, Y., Magnetically tunable colloidal photonic structures in alkanol solutions, Adv. Mater. 20, 3485-3491 (2008)]에 기술된 바와 같이, CNC의 광자 띠 간격을 변화시켜서 신속 반응 시간으로 전체 가시 스펙트럼을 포괄할 수 있다. 그러나, 제조시 이 특징의 비용효과적이고 확장가능한 실시는 다색 제품, 예컨대 전자제품, 디스플레이 및 차량의 제조를 크게 단순화할 것이다.
추가로, 전통적으로, 나노결정을 다루는 이전의 연구는 극성 용매 이용에 제한되었다. 따라서, 또한, 제조 기술 및 가공 기술과 상용성 있는 비극성 용매에서 이러한 물질을 다룰 수 있으면 크게 유리할 것이다.
본원에서 본 발명은 비극성 용매에서 사용할 수 있는 개질된 나노입자를 포함하는 조성물, 용매 구성성분과 결합된 개질된 나노입자, 및 이 조성물의 제조 및 사용 방법을 기술한다.
요약
한 전형적인 실시양태에 따르면, 빛을 회절하여 색을 생성하는 질서화된 구조를 형성하는 방법은 다수의 나노입자를, 나노입자가 비극성 용매 용액에 가용성이도록 소수성 코팅으로 코팅하고, 전하 제어제를 비극성 용매 용액에 첨가하는 것을 포함하며, 상기 전하 제어제가 나노입자 사이의 전하 분리를 증진시켜 가변성 입자 분리간격을 가지는 질서화된 구조를 형성한다.
또 다른 전형적인 실시양태에 따르면, 빛을 회절하여 색을 생성하는 질서화된 구조를 형성하는 방법은 다수의 자철석 결정을 결정이 비극성 용매 용액에 가용성이도록 소수성 코팅으로 코팅하고, 계면활성제를 비극성 용매 용액에 첨가하는 것을 포함하며, 상기 계면활성제가 결정 사이의 전하 분리를 증진시켜 가변성 입자 분리간격을 가지는 질서화된 구조를 형성한다.
본 발명의 하나 이상의 실시양태의 세부 사항을 첨부 도면 및 하기 설명에서 밝힌다. 다른 특징, 목적 및 이점은 하기 설명 및 도면 및 특허 청구 범위로부터 명백할 것이다.
첨부 도면은 본 발명에 대한 추가의 이해를 제공하기 위해 포함되고, 본 명세서의 일부에 포함되고 본 명세서의 일부를 구성한다. 도면은 본 발명의 실시양태를 도시하고, 하기 설명과 함께 본 발명의 원리를 설명하는 구실을 한다.
도 1은 전하 제어제인 나트륨 비스(2-에틸헥실)술포숙시네이트(AOT)를 도입함으로써 비극성 용매 중에서 초상자성 콜로이드의 표면에 음전하를 생성하는 것(좌측), 및 외부 자기장을 적용할 때 이러한 하전된 입자가 가변성 광자 구조로 조립하는 것(우측)을 도시한 개략도이다.
도 2는 자석-샘플 거리를 변화시킴으로써 달성되는 다양한 강도의 외부 자기장에 반응하여 생성되는 163-㎚(115/24-㎚) Fe3O4@SiO2 입자의 1,2-디클로로벤젠(DCB) 용액 중의 n-옥타데실트리메톡시실란(ODTMS)의 반사 스펙트럼을 나타내고, 0.2 ㎝의 감소분 크기(step size)로 거리가 4.3 ㎝에서 2.3 ㎝로 감소할 때 회절 피크가 청색 이동하고; 삽입 사진은 2 개의 상이한 강도의 자기장 하에서 녹색광 및 적색광을 회절하는 DCB 용액의 디지털 사진을 나타낸다.
도 3a 및 3b는 각각 다양한 강도의 외부 자기장에 반응하여 생성되는 167-㎚(103/32-㎚) Fe3O4@SiO2 입자 및 (a) 0 ㎎ 및 (b) 1 ㎎ AOT를 함유하는 1.5 mL DCB 용액의 반사 스펙트럼이다.
도 3c 및 3d는 5 개의 상이한 강도의 자기장에서 (c) 회절 파장 및 (d) 강도의 AOT 농도 의존성을 나타낸다.
도 4는 한 전형적인 실시양태에 따라서 사용된 NdFeB 자석의 경우에 자기장 강도의 샘플-자석 거리 의존성을 나타낸다.
도 5는 입자 및 AOT를 함유하는 용액을 가로질러서 280 V의 전압을 적용함으로써 DCB 중의 ODTMS 개질 Fe3O4@SiO2 콜로이드의 전기영동을 나타내고, 2 개의 함침된 스테인리스 스틸 전극을 통해 전압이 적용되고 약 10분 후에 애노드에는 Fe3O4@SiO2 입자의 갈색을 띤 침착물이 나타나는 반면, 캐소드는 청결하게 그대로 있음으로써 실리카 표면이 음으로 하전됨을 나타낸다.
도 6은 자석-샘플 거리를 변화시킴으로써 달성되는 다양한 강도의 외부 자기장에 반응하여 생성되는 137-㎚(96/20.5-㎚) Fe3O4@SiO2 입자의 DCB 용액의 반사 스펙트럼을 나타내고, 0.2 ㎝의 감소분 크기로 거리가 3.5 ㎝에서 1.7 ㎝로 감소할 때 회절 피크가 청색 이동하고; 삽입 사진은 2 개의 상이한 강도의 자기장 하에서 청색광 및 녹색광을 회절하는 DCB 용액의 디지털 사진을 나타낸다.
도 7은 자석-샘플 거리를 변화시킴으로써 달성되는 다양한 강도의 외부 자기장에 반응하여 생성되는 182-㎚(116/33-㎚) Fe3O4@SiO2 입자의 DCB 용액의 반사 스펙트럼을 나타내고, 0.2 ㎝의 감소분 크기로 거리가 3.5 ㎝에서 1.7 ㎝로 감소할 때 회절 피크가 청색 이동하고; 삽입 사진은 2 개의 상이한 강도의 자기장 하에서 적색광 및 가시광을 회절하는 DCB 용액의 디지털 사진을 나타낸다.
도 8은 다양한 강도의 외부 자기장에 반응하는 167-㎚(103/32-㎚) Fe3O4@SiO2 입자 및 0 - 32 ㎎ AOT를 함유하는 1.5 mL(밀리리터) DCB 용액의 반사 스펙트럼이다.
도 9는 각각 4 ㎎ AOT를 함유하는 1.5 mL 유기 용매에서 조립된 143-㎚ (90/26.5-㎚) Fe3O4@SiO2 입자의 반사 스펙트럼을 나타내고, 여기서 DCB, 톨루엔 및 헥산, THF 용액의 회절은 325 가우스 자기장에서 측정하고, 클로로포름 용액의 회절은 134 가우스 자기장에서 측정한다.
도 10은 도 9에 나타낸 상이한 용매에서 광자 결정의 조립에 이용된 Fe3O4@SiO2 콜로이드의 대표적 TEM 이미지를 나타내고, 여기서 크기 분포의 통계 결과는 Fe3O4 코어의 직경이 89.6±9.2 ㎚이고, Fe3O4@SiO2 코어/쉘 콜로이드의 평균 직경이 143.1±10.7 ㎚임을 나타낸다.
도 1은 전하 제어제인 나트륨 비스(2-에틸헥실)술포숙시네이트(AOT)를 도입함으로써 비극성 용매 중에서 초상자성 콜로이드의 표면에 음전하를 생성하는 것(좌측), 및 외부 자기장을 적용할 때 이러한 하전된 입자가 가변성 광자 구조로 조립하는 것(우측)을 도시한 개략도이다.
도 2는 자석-샘플 거리를 변화시킴으로써 달성되는 다양한 강도의 외부 자기장에 반응하여 생성되는 163-㎚(115/24-㎚) Fe3O4@SiO2 입자의 1,2-디클로로벤젠(DCB) 용액 중의 n-옥타데실트리메톡시실란(ODTMS)의 반사 스펙트럼을 나타내고, 0.2 ㎝의 감소분 크기(step size)로 거리가 4.3 ㎝에서 2.3 ㎝로 감소할 때 회절 피크가 청색 이동하고; 삽입 사진은 2 개의 상이한 강도의 자기장 하에서 녹색광 및 적색광을 회절하는 DCB 용액의 디지털 사진을 나타낸다.
도 3a 및 3b는 각각 다양한 강도의 외부 자기장에 반응하여 생성되는 167-㎚(103/32-㎚) Fe3O4@SiO2 입자 및 (a) 0 ㎎ 및 (b) 1 ㎎ AOT를 함유하는 1.5 mL DCB 용액의 반사 스펙트럼이다.
도 3c 및 3d는 5 개의 상이한 강도의 자기장에서 (c) 회절 파장 및 (d) 강도의 AOT 농도 의존성을 나타낸다.
도 4는 한 전형적인 실시양태에 따라서 사용된 NdFeB 자석의 경우에 자기장 강도의 샘플-자석 거리 의존성을 나타낸다.
도 5는 입자 및 AOT를 함유하는 용액을 가로질러서 280 V의 전압을 적용함으로써 DCB 중의 ODTMS 개질 Fe3O4@SiO2 콜로이드의 전기영동을 나타내고, 2 개의 함침된 스테인리스 스틸 전극을 통해 전압이 적용되고 약 10분 후에 애노드에는 Fe3O4@SiO2 입자의 갈색을 띤 침착물이 나타나는 반면, 캐소드는 청결하게 그대로 있음으로써 실리카 표면이 음으로 하전됨을 나타낸다.
도 6은 자석-샘플 거리를 변화시킴으로써 달성되는 다양한 강도의 외부 자기장에 반응하여 생성되는 137-㎚(96/20.5-㎚) Fe3O4@SiO2 입자의 DCB 용액의 반사 스펙트럼을 나타내고, 0.2 ㎝의 감소분 크기로 거리가 3.5 ㎝에서 1.7 ㎝로 감소할 때 회절 피크가 청색 이동하고; 삽입 사진은 2 개의 상이한 강도의 자기장 하에서 청색광 및 녹색광을 회절하는 DCB 용액의 디지털 사진을 나타낸다.
도 7은 자석-샘플 거리를 변화시킴으로써 달성되는 다양한 강도의 외부 자기장에 반응하여 생성되는 182-㎚(116/33-㎚) Fe3O4@SiO2 입자의 DCB 용액의 반사 스펙트럼을 나타내고, 0.2 ㎝의 감소분 크기로 거리가 3.5 ㎝에서 1.7 ㎝로 감소할 때 회절 피크가 청색 이동하고; 삽입 사진은 2 개의 상이한 강도의 자기장 하에서 적색광 및 가시광을 회절하는 DCB 용액의 디지털 사진을 나타낸다.
도 8은 다양한 강도의 외부 자기장에 반응하는 167-㎚(103/32-㎚) Fe3O4@SiO2 입자 및 0 - 32 ㎎ AOT를 함유하는 1.5 mL(밀리리터) DCB 용액의 반사 스펙트럼이다.
도 9는 각각 4 ㎎ AOT를 함유하는 1.5 mL 유기 용매에서 조립된 143-㎚ (90/26.5-㎚) Fe3O4@SiO2 입자의 반사 스펙트럼을 나타내고, 여기서 DCB, 톨루엔 및 헥산, THF 용액의 회절은 325 가우스 자기장에서 측정하고, 클로로포름 용액의 회절은 134 가우스 자기장에서 측정한다.
도 10은 도 9에 나타낸 상이한 용매에서 광자 결정의 조립에 이용된 Fe3O4@SiO2 콜로이드의 대표적 TEM 이미지를 나타내고, 여기서 크기 분포의 통계 결과는 Fe3O4 코어의 직경이 89.6±9.2 ㎚이고, Fe3O4@SiO2 코어/쉘 콜로이드의 평균 직경이 143.1±10.7 ㎚임을 나타낸다.
상세한 설명
본 발명은 빛을 회절하여 색을 생성하는 질서화된 구조를 형성할 수 있는 나노입자(이하, "나노입자"라고 부름)의 이용에 관한 것이다.
한 전형적인 실시양태에 따르면, 본 발명은 자철석 결정을 그것이 비극성 용매에서 가용성이도록 소수성 코팅으로 코팅하고, 입자가 질서화된 구조 형성에 적당한 척력을 가지도록 전하에 영향을 주는 계면활성제를 용액에 첨가하는 것으로 이루어진다.
소수성 코팅은 나노입자를 소수성 물질로 직접 코팅함으로써 달성될 수 있다. 예를 들어, 한 전형적인 실시양태에 따르면, 나노입자에 계면활성제가 직접 연결되어서 비극성 용매에서의 용해성을 달성할 수 있다. 다른 한 실시양태에 따르면, 에스테르화 반응을 통해 지방 알콜이 폴리아크릴산에 연결되어 직접적으로 입자가 소수성이 되게 할 수 있다. 또 다른 전형적인 실시양태에 따르면, 원래의 캡핑 리간드 및 연결 오르가노실란이 나노입자 표면으로부터 직접 제거될 수 있다.
또한, 나노입자는 다층 접근을 통해 소수성 용매에 가용성이 되도록 할 수 있다. 예를 들어, 나노입자의 표면에 중간층을 결합할 수 있고, 이어서, 중간층에 소수성 물질을 부착할 수 있다. 한 전형적인 실시양태에 따르면, 중간층은 자철석 결정 및 소수성 물질 둘 모두에 결합할 수 있는 어떠한 물질도 된다. 예를 들어, 중간층은 무기 산화물 및 중합체 둘 모두를 포함할 수 있다. 한 전형적인 실시양태에 따르면, 요건은 그들이 자철석 입자 표면에 코팅을 형성할 수 있고 비극성 용매에서 안정하다는 것일 수 있다. 무기 산화물을 자철석 입자에 결합하는 데는 많은 반응, 예컨대 가수분해 및 침전 반응을 이용할 수 있다는 것을 이해할 수 있다. 추가로, 또한, 자철석 입자를 중합체 쉘로 코팅하는 데는 몇 가지 방법, 예컨대 에멀젼 중합, 분산 중합 및 리빙 중합이 있다.
추가로, 오르가노실란을 포함하지만 이에 제한되지 않는 많은 화학물질이 입자 표면을 소수성 분자로 개질하는 데 이용될 수 있다. 한 전형적인 실시양태에 따르면, 이러한 화합물의 요건은 이러한 화합물이 입자 표면과 반응하여 공유 결합을 통해 입자 표면에 분자를 연결할 수 있는 하나 이상의 반응성 기를 함유하여야 하고, 동시에, 이러한 화합물이 결국에는 입자가 비극성 용매에 가용성이도록 하는 소수성 기를 함유하여야 한다는 것이다.
오르가노실란은 무기 산화물의 표면 성질을 편리하게 개질하기 위해 이용될 수 있는 화합물 군이다. 오르가노실란의 반응성 기에 의존해서, 오르가노실란을 입자 표면에 연결하는 데는 다양한 반응이 이용될 수 있다. 하기 예에서, ODTMS는 알콜 분해 반응을 통해 표면 실란올을 공격할 수 있는 가수분해성 기를 함유한다. 오르가노실란의 다른 선택은 이소부틸(트리메톡시)실란, 헥실트리클로로실란, 이소부틸트리클로로실란, 옥타데실트리클로로실란, 옥틸트리에톡시실란, 트리에톡시[4-(트리플루오로메틸)페닐]실란, 옥틸트리메톡시실란을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다.
또한, 표면 실란올 기와 알콜의 에스테르화 반응을 통해 실리카 표면에 지방 알콜이 연결될 수 있고, 결국, 소수성 알킬 사슬의 단층 코팅을 형성한다. 대표적 지방 알콜은 1-옥타데칸올, 1-도데칸올, 1-헥사데칸올, 1-테트라데칸올, 1-데칸올, 이소스테아릴 알콜을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다.
또한, 중합체 코팅을 위해서는, 그래프팅 중합 및 에스테르화 반응을 포함하지만 이에 제한되지 않는 많은 표면 개질 방법이 있다.
추가로, 본 발명은 질서화된 구조를 형성하기 위해 나노입자의 적절한 간격을 달성하는 데 도움을 주기 위해 계면활성제를 이용하는 것을 포함한다. 이러한 계면활성제는 소수성 기("꼬리") 및 친수성 기("머리")를 함유하고 비극성 용매에서 역미셀을 형성할 수 있는 어떠한 양친매성 유기 화합물도 될 수 있다. 계면활성제는 술페이트, 술포네이트 또는 카르복실레이트 음이온을 함유하는 음이온성 화합물, 예컨대 퍼플루오로옥타노에이트, 퍼플루오로옥탄술포네이트, 나트륨 도데실 술페이트, 암모늄 라우릴 술페이트, 및 다른 알킬 술페이트염, 나트륨 라우레트 술페이트, 알킬 벤젠 술포네이트, 지방산 염일 수 있다. 또한, 계면활성제는 사급 암모늄 양이온을 갖는 양이온성 화합물, 예컨대 세틸 트리메틸암모늄 브로마이드, 헥사데실 트리메틸 암모늄 브로마이드, 및 다른 알킬트리메틸암모늄염, 세틸피리디늄 클로라이드, 폴리에톡실화 탈로우 아민, 벤즈알코늄 클로라이드, 벤즈에토늄 클로라이드일 수 있다. 또한, 쯔비터이온성 계면활성제, 예컨대 도데실 베타인, 코카미도프로필 베타인 및 코코암포 글리시네이트도 이 목적에 이용될 수 있다. 또한, 계면활성제는 비이온성 화합물, 예컨대 알킬 폴리(에틸렌 옥시드)알킬페놀, 폴리(에틸렌 옥시드), 폴리(에틸렌 옥시드) 및 폴리(프로필렌 옥시드)의 공중합체, 알킬 폴리글루코시드, 지방 알콜 및 폴리소르베이트를 포함할 수 있다.
예
장 반응성(field-responsive) 광자 구조는 칼라 디스플레이 유닛, 생물학적 및 화학적 센서, 및 활성 광학 성분을 포함하지만 이에 제한되지 않는 분야에서 중요한 응용을 가진다. 한 전형적인 실시양태에 따르면, 수용액에서 초상자성 철 산화물 콜로이드 입자의 조립을 통해 자기 가변성 광자 결정 시스템을 달성한다. 성공적인 조립 및 광자 성질의 큰 가변성을 얻는 한가지 실마리는 협력하여 입자를 주기적 구조로 질서화할 수 있는 장거리 척력 및 인력 상호작용을 확립하는 것임을 이해할 수 있다. 수용액 중의 초상자성 철 산화물 입자의 경우, 외부 자기장이 자기장을 따라서 이웃하는 자기 입자 사이에 강한 인력을 유발하여 자기 입자들을 서로 가까이 있게 한다. 고밀도 음전하를 함유하는 중합체 전해질의 층으로 입자를 코팅함으로써 입자에 정전기적 척력이 도입된다. 두 힘이 균형에 도달해서, 결국 입자를 동일한 입자간 분리간격을 가지는 긴 사슬로 조직화한다. 조립된 구조의 주기성 및 입사광의 파장이 브래그 조건을 만족시킬 때 회절이 일어난다. 자기장 강도의 변화는 인력의 강도를 변화시키고, 따라서 입자간 분리간격을 변화시키고, 결국은 회절 파장을 변화시킨다. 이러한 시스템의 이점은 전체 가시 스펙트럼을 포괄하는 넓은 조정 범위, 신속한 완전 가역적 반응, 및 장치 제작을 위한 소형화와의 상용성을 포함한다.
실용적 응용은 장기간 안정성 및 장치 제작 과정과의 개선된 상용성을 달성하기 위해 비수성 용매의 사용이 종종 요구된다는 것을 이해할 수 있다. 입자 분산성 이외에, 가변성 광자 결정 생성과 연관된 주된 도전 과제는 보통 정전기력이 비수성 용매에서는 크게 감소하기 때문에 자기 인력과 균형을 이루는 충분히 강한 장거리 척력을 확립하는 것이다. 또한, 장거리 정전기력 및 단거리 용매화력을 이용함으로써 조립 방법을 알칸올 용매로까지 확대할 수 있음을 이해할 수 있고, 단거리 용매화력은 친수성 실리카로 덮인 입자 표면 상에 2 개의 상대적으로 두꺼운 용매화 층의 겹침으로부터 유래한다. 그러나, 비극성 용매 중에서 장거리 정전기적 척력 상호작용을 확립하기 위해서는 표면 전하 형성의 에너지 장벽이 물에서보다 약 40 배 더 크다는 것을 이해할 수 있다. 추가로, 또한, 용매화층이 극히 얇기 때문에 비극성 용매 중에서 두 소수성 표면 사이의 용매화력은 무시할 수 있다.
한 전형적인 실시양태에 따르면, 전하 제어제가 비극성 용매에 도입되어 전하 분리의 에너지 장벽을 감소시키고, 따라서 자기 인력에 대항할 수 있는 장거리 정전기적 척력 상호작용을 생성하여 초상자성 콜로이드의 질서화를 허용한다.
한 전형적인 실시양태에 따르면, 잘 발달된 실란 화학을 이용함으로써 표면 개질을 통해서 비극성 용매에서의 철 산화물 입자의 분산성을 개선할 수 있다. 한 대표적 방법에서, 먼저, 약 163 ㎚ 정도의 평균 직경을 가지는 균일한 초상자성 Fe3O4 콜로이드 입자를 합성한 후, 변형 스퇴버(Stoeber) 방법을 이용해서 얇은 실리카 층으로 코팅한다. 공기 중에서 Fe3O4@SiO2 입자를 건조하고, 1,2-디클로로벤젠(DCB) 중의 n-옥타데실트리메톡시실란(ODTMS)의 용액에 옮긴다. 혼합물을 120 ℃에서 3 시간 동안 교반하여 오르가노실란의 가수분해성 알콕시 기가 알콜 분해 반응을 통해 표면 실란올을 공격하는 것을 허용한다. 그 결과, -Si-O-Si- 공유 결합을 통해 실리카 표면에 소수성 알킬 사슬의 단층이 그래프팅되어, 입자가 대부분의 비극성 용매, 예컨대, 1,2-디클로로벤젠, 톨루엔, 클로로포름 및 헥산에서 분산할 수 있게 한다.
그래프팅(친수성 실란올 소실) 정도 및 그래프팅된 소수성 사슬의 차폐 능력이 비극성 용매에서 개질된 Fe3O4@SiO2 입자의 분산성에 기여한다. 대표적으로, 긴 반응 시간(즉, 3 시간 초과) 및 촉매 없이도 반응성인 작은 알콕시 기, 예컨대 메톡시기의 이용이 높은 그래프팅 정도에 유리하다. 다른 한편, 긴 알킬 사슬을 가진 오르가노실란이 미반응 실란올 기를 효과적으로 차폐할 수 있기 때문에 바람직하다. 시험하는 많은 오르가노실란 중에서, ODTMS가 작은 알콕시 기 및 상대적으로 긴 알킬 사슬을 함유하기 때문에 매우 효과적인 분산성을 제공한다.
그러나, 자기 인력과 균형을 이루는 강한 장거리 척력의 결여 때문에, 비극성 용매, 예컨대 톨루엔 및 헥산 중에서 표면 개질 입자의 직접 조립은 어렵다. 액체에서의 하전의 열역학은 열에너지에 의해 쿨롱 상호작용이 정확히 균형을 이루는 두 이온 사이의 특성적 분리간격인 제에룸(Bjerrum) 길이에 의해 조절된다고 알려져 있다. 비극성 용매는 보통 극성 용매보다 훨씬 더 낮은 유전 상수 및 훨씬 더 높은 제에룸 길이를 가지기 때문에, 전하 분리가 극히 어렵고 에너지 관점에서 값이 비싸서, 결국, 비극성 용매에서 정전기적 척력은 무시할 수 있다는 일반적인 예상을 하게 된다. 그러나, 한 전형적인 실시양태에 따르면, 비극성 분산액에 전하 제어제 또는 계면활성제 첨가가 직경이 수 나노미터인 작은 역미셀을 생성할 수 있고, 이것은 미셀 코어에서 반대 이온을 안정화함으로써 전하 분리의 에너지 장벽을 감소시키고 표면 전하를 증진시킨다. 비극성 용매 중의 실용적으로 낮은 농도의 전하 운반체 때문에, 정전기적 상호작용의 스크리닝(screening)이 낮고, 전하 상호작용이 극히 장거리에 미친다. 따라서, 간단히 전하 제어제를 도입함으로써 0.2 내지 1.4 ㎛의 스크리닝 길이 κ- 1를 가지는 강한 정전기적 척력을 달성할 수 있다. 추가로, 열적 요동의 결과로 미셀의 작은 분율이 자발적으로 이온화하고, 이것은 더 긴 길이 규모로 입자 상호작용 스크리닝에 기여한다. 따라서, 역미셀을 첨가할 때, 비극성 분산액의 전하 거동은 많은 점에서 수성 시스템의 전하 거동을 모방하게 된다(도 1). 예를 들어, 정전기적 상호작용은 극성 액체에 대한 DLVO(Derjaguin, Landau, Verwey and Overbeek)의 고전적 이론으로부터 예측되는 것과 동일한 기능적 형태를 가지고, 따라서, 전하 거동을 이중층 모델과 유사한 방식으로 기술할 수 있다. 추가로, 입자 표면 전위가 현저하게 크고, 고도로 하전된 수성 콜로이드의 표면 전위와 대등하다. 한 전형적인 실시양태에 따르면, 전하 제어제에 의해 유발되는 장거리 정전기적 척력이 자기 인력과 균형을 취함으로써 비극성 용매에서 초상자성 콜로이드를 조립할 수 있다.
한 전형적인 실시양태에 따르면, 대표적 이온성 계면활성제인 나트륨 비스(2-에틸헥실)술포숙시네이트(AOT)가 전하 제어제로 선택된다. 한 전형적인 실시양태에 따르면, AOT 첨가시 ODTMS 개질 Fe3O4@SiO2 콜로이드가 대부분의 비극성 용매에서 양호하게 분산된다는 것을 발견하였다. 유도된 표면 전하를 정성적으로 특성화하기 위해, 2 개의 함침된 스테인리스 스틸 전극을 통해서 입자 및 AOT를 둘 모두 함유하는 DCB 용액을 가로질러서 전압(280 V)을 적용함으로써 간단한 전기영동 실험을 수행할 수 있다(도 S2). 약 10분 후, 애노드에는 Fe3O4@SiO2 입자의 갈색을 띤 침착물이 나타나는 반면, 캐소드는 깨끗하게 그대로 있다. 이 실험은 전하 제어제 AOT 첨가에 의해 증진된 전하 분리를 확인할 뿐만 아니라 또한 실리카 표면이 음으로 하전된다는 것을 입증한다는 것을 이해할 수 있다.
장거리 정전기적 척력 상호작용의 성공적 확립은 외부 자기장에 의해 유도된 인력과 균형을 이룸으로써 비극성 용매에서 초상자성 콜로이드를 가변성 광자 결정으로 조립할 수 있게 한다는 것을 이해할 수 있다. 수용액 및 알칸올 용액에서의 경우와 비교해서, 본 발명의 시스템은 외부 자기장에 대한 신속한 완전 가역적 광학 반응, 장기간 안정성 및 합당하게 강한 회절 강도를 보유한다. 도 2는 자석과 샘플 사이의 거리를 변화시킴으로써 달성되는 다양한 자기장에 반응하여 생성되는 DCB 중의 Fe3O4@SiO2 광자 결정의 대표적 반사 스펙트럼을 나타낸다. 자기장이 191 가우스에서 622 가우스로 증가할 때 회절 피크가 665 ㎚에서 564 ㎚로 청색 이동한다. 수성의 경우와 유사하게, 회절의 조정은 다양한 자기 인력과 균형에 도달하기 위해 정전기적 척력의 강도를 변화시키는 데 요구되는 입자간 거리의 자동 조절을 통해 실현된다. 자기장이 조정될 때, 회절 피크의 윤곽은 비대칭 프로필을 나타내고, 이것은 알칸올 경우와 유사하고, 장거리 정전기력 이외에 추가로 단거리에서 구조적 척력이 존재함을 암시한다. 비극성 용매에서 광자 결정의 대표적 조정 범위는 약 150 ㎚ 이내이고, 이것은 수성 시스템과 달리, 전체 가시 스펙트럼을 포괄할 수 없다. 필요한 경우, 상이한 크기를 가지는 Fe3O4@SiO2 생성 블록을 조립해서 다양한 색, 예컨대 청색-녹색(도 6), 녹색-적색(도 2) 및 적색-가시광 (도 7)을 나타낼 수 있다.
한 전형적인 실시양태에 따르면, 전하 제어제 AOT는 초상자성 콜로이드 입자의 조립 거동 조절에 중요한 역할을 한다. AOT가 없는 DCB 용액에서는, 도 3a에 나타낸 바와 같이, 소수성 Fe3O4@SiO2 콜로이드가 높아지는 외부 자기장에서 회절 강도가 약간 증가하는 질서화된 구조로 자기 조립할 수 있다. 그러나, 회절 피크는 일정 파장에서 그대로 있고, 이것은 강한 장거리 척력이 없음을 암시한다. 콜로이드 입자는 단단한 구처럼 거동하고, 따라서, 강한 척력은 콜로이드 입자가 가까이 있어서 접촉할 때만 나타나서, 입자 분리간격을 조정하는 것이 불가능하다. 동일 용액에 AOT가 첨가될 때, 증진된 전하 분리 때문에 입자 표면에 상당한 음전하가 축적된다. 입자들은 자기 인력과 동적으로 균형을 이루어서 입자들을 가변성 입자 분리간격을 가지는 사슬로 조립하는 장거리 정전기력을 통해 서로 상호 작용한다. 도 3b에 나타낸 바와 같이, 회절 피크는 적색 이동하고, 외부 자기장의 강도를 변화시킴으로써 약 150 nm의 범위 내에서 조정될 수 있다.
작은 AOT 미셀은 정전기적 상호작용의 강도를 결정함에 있어서 두 가지 기능을 한다. 한 실시양태에 따르면, 미셀은 원래 순수 비극성 용매에서는 콜로이드로부터 분리하기 어려운 표면 이온에 극성 환경을 제공한다. 미셀은 충돌을 통해 그의 내부 내용물을 교환할 수 있기 때문에, 이온이 벌크 용액 내로 운반될 수 있고, 따라서 알짜 하전된 콜로이드 표면을 남긴다. 또 다른 실시양태에 따르면, AOT 분자는 또한 Na+ 및 반대 이온으로 해리할 수 있고, 이어서 이들이 미셀 교환에 의해 분리되어, 결국 하전된 미셀을 형성한다. 수성 콜로이드 시스템에서의 이온과 마찬가지로, 이러한 하전된 미셀은 비극성 용매에서 정전기적 상호작용을 가릴 수 있다(도 1).
상기 두 가지 기능은 회절 파장의 AOT 농도 의존성을 연구함으로써 명확히 관찰할 수 있다. 한 전형적인 실시양태에 따르면, 외부 자기장에 반응하여 생성되는 상이한 농도의 AOT를 함유하는 시스템의 일련의 회절 스펙트럼을 기록한다(도 8). 일정 자기장에서 회절 파장의 AOT 농도 의존성을 강조하기 위해 이 데이터를 도 3c에 다시 플롯팅한다. 낮은 농도에서 AOT의 주요 효과 중 하나는 회절 피크의 상당한 적색 이동에 의해 증명되는 바와 같이 입자 표면 상의 전하 분리를 유도하는 것이다. 적색 이동이 최대에 도달할 때, AOT 농도의 추가 증가는 자유로운 하전된 미셀을 생성하고, 이것은 수용액에서 이온 강도 증가와 유사한 방식으로 입자 사이의 정전기적 상호작용을 가린다. 따라서, AOT의 추가 첨가시 각 농도에서 검정색 점과 하늘색 점 사이의 차이에 의해 나타내는 바와 같이, 회절의 조정 범위가 줄어든다. 따라서, 도 3d에 나타낸 바와 같이, AOT 농도가 중간값으로 증가할 때 최대 회절 강도에 도달할 수 있다. 추가의 AOT는 회절 강도를 감소시킬 것이고, 또, 이것은 수용액에 염을 첨가하는 경우와 일치한다. 한 전형적인 실시양태에 따르면, 하전된 미셀로부터의 스크리닝이 있는 경우조차도, 여전히 전체 회절 강도가 AOT가 없는 경우보다 상당히 더 높다는 것은 주목할만하다.
따라서, 비극성 용매에서 장거리 정전기적 척력을 확립하여 초상자성 콜로이드를 자기 가변성 광자 성질을 가지는 질서화된 구조로 조립하는 것을 허용하였다. 전하 제어제, 예컨대 AOT 분자의 도입은 ODTMS 개질 Fe3O4@SiO2 입자의 표면에서 전하 분리를 증진할 수 있는 미셀을 생성한다. 상당히 개선된 장거리 정전기적 척력은 자기적으로 유도된 인력과 균형을 이루고, 따라서, 비극성 용매에서 초상자성 콜로이드의 질서화를 허용한다. 이 시스템은 외부 자기장에 대한 신속한 완전 가역적 광학 반응, 장기간 성능 안정성, 및 양호한 회절 강도를 가진다. 장 반응성 광자 성질을 이용한 잠재적 기술 응용 외에도, 또한, 이 시스템은 기초적인 주제, 예컨대 유전율이 낮은 용매에서의 하전 메카니즘을 연구하기 위한 편리한 정량적 광학 방법을 제공할 수 있다.
실험 섹션
화학 물질
에탄올(비변성), 수산화암모늄 수용액 (28%), 톨루엔(99.8%), 클로로포름(99.8%), 및 헥산 (99.9%)은 피셔 사이언티픽(Fisher Scientific)으로부터 구입하였다. 테트라에틸오르토실리케이트(TEOS, 98%), 1,2-디클로로벤젠 (DCB, 99%)은 시그마-알드리치(Sigma-Aldrich)로부터 구입하였다. N-옥타데실트리메톡시실란(ODTMS, 99%)은 젤레스트(Gelest)로부터 구입하였다. 디옥틸 술포숙시네이트 나트륨염(AOT, 96%)은 아크로스 오가닉스(Acros Organics)로부터 얻었다.
소수성 Fe3O4@SiO2 콜로이드의 합성
이전에 보고한 고온 가수분해 반응에 의해 Fe3O4 초상자성 코어를 제조하였다. 변형 스퇴버 방법을 통해 Fe3O4@SiO2 코어/쉘 콜로이드를 제조하였다. 대표적으로, 격렬한 자기 교반 하에서 Fe3O4 CNC 약 25 ㎎을 함유하는 수용액 3 mL를 에탄올 20 mL, 수성 암모니아(28%) 1 mL와 혼합하였다. TEOS 0.2 mL를 용액에 주입하고, 혼합물을 40분 동안 반응하도록 두었다. 2 회의 원심분리 및 재분산을 통해서 에탄올로 세척한 후, 입자를 공기 중에서 건조하고, 1,2-디클로로벤젠(DCB) 24 mL 및 n-옥타데실트리메톡시실란(ODTMS) 0.5 mL의 혼합물에 옮기고, 30 분 동안 N2로 탈기하고, 3 시간 동안 120 ℃까지 가열하여 실리카 표면을 소수성 탄소 사슬로 관능화하였다. 실온으로 냉각한 후, 개질된 Fe3O4@SiO2 콜로이드를 톨루엔으로 세척하고 상이한 비극성 용매(대표적으로, 4 mL), 예컨대 DCB, 클로로포름, 톨루엔 및 헥산에 분산하였다.
비극성 용매에서 자기 가변성 광자 결정의 조립
한 전형적인 실시양태에 따라서, DCB를 비극성 용매의 대표적 예로 이용하였다. 상이한 농도의 AOT를 함유하는 DCB 0.5 mL의 원액을 미리 제조하였다. 소수성 Fe3O4@SiO2 콜로이드의 DCB 용액 1 mL를 상기 AOT 용액과 혼합해서 균질한 투명 분산액을 형성하였다. 용액에 외부 자기장을 적용함으로써 Fe3O4@SiO2 콜로이드를 광학 회절을 갖는 질서화된 구조로 조립하는 것을 수행하였다. 다른 비극성 용매, 예컨대 톨루엔, 클로로포름 또는 헥산에 대해 유사한 절차를 이용하였다. 일반적으로 2% 미만의 입자 다분산도를 요구하는 조밀 충전된 콜로이드성 광자 결정과 달리, Fe3O4@SiO2 콜로이드의 대표적 크기 분포는 원래 Fe3O4 콜로이드의 크기에 의존해서 약 5% 내지 10%로 다양할 것이다. 보통, 실리카 코팅 방법은 샘플의 단분산도를 개선한다. 조밀 충전되지 않은 독특한 사슬형 구조 및 높은 대비의 유전상수로부터 얻는 이익 때문에, 이러한 콜로이드는 여전히 강한 회절 강도를 가지는 광자 결정을 형성할 수 있다. 도 10에 나타낸 것과 유사한 크기 분포 및 그의 상응하는 회절 스펙트럼에 대한 많은 통계적 연구로부터, 입자 단분산도가 개선됨에 따라 회절 피크가 좁고 강도가 증가하며, 이것은 조밀 충전된 콜로이드 결정의 경우와 일치한다는 것을 발견하였다.
특성화
테크나이(Tecnai) T12 투과 전자 현미경(TEM)을 이용해서 코어/쉘 콜로이드의 모르폴로지를 특성화하였다. 적당한 농도로 물에 분산된 샘플을 탄소 코팅된 구리 격자에 캐스팅한 후 실온에서 진공하에서 증발시켰다. 광자 결정의 회절 스펙트럼을 6-라운드-1(six-round-one) 반사/후방산란 프로브에 커플링된 오션 옵틱스(Ocean Optics) HR2000CG-UV-NIR 분광광도계로 측정하였다. 대표적 측정에서, Fe3O4@SiO2 콜로이드의 비극성 용액을 함유하는 얇은 유리 용기를 NdFeB 자석과 반사 프로브 사이에 놓았다. 프로브는 유리 용기에 대해 수직이고, 자기장 방향에 대해 평행하였다. 샘플로부터 일정 거리에 고정된 자석을 이용해서 반사 피크를 측정하였다.
상기 설명은 바람직한 실시양태에 관한 것이고, 따라서 물품 및 물품 제조 방법을 대표하는 것에 지나지 않는다는 것을 이해할 것이다. 상기 가르침에 비추어서 상이한 실시양태에 대한 많은 변화 및 수정이 당업계 숙련자에게 쉽게 명백할 것이라는 점을 이해할 수 있다. 따라서, 첨부된 특허 청구 범위에 나타낸 물품 및 방법의 정신 및 범위로부터 벗어남이 없이 전형적인 실시양태 뿐만 아니라 다른 실시양태도 실시할 수 있다.
Claims (30)
- 다수의 자철석 결정을, 자철석 결정이 비극성 용매 용액에 가용성이도록 소수성 코팅으로 코팅하는 단계, 및
계면활성제를 비극성 용매 용액에 첨가하는 단계이며, 여기서
상기 계면활성제가 자기(magnetic) 인력에 대항할 수 있는 장거리 정전기적 척력 상호작용을 생성하여 자철석 결정의 질서화(ordering)를 허용함으로써 자철석 결정 사이의 전하 분리를 증진시켜 가변성 입자 분리간격을 갖는 질서화된 구조(ordered structure)를 형성하고,
상기 계면활성제가 소수성 기 및 친수성 기를 함유하고 비극성 용매에서 역미셀을 형성하는 양친매성 유기 화합물인 단계
를 포함하는, 빛을 회절시켜 색을 생성하는 질서화된 구조를 형성하는 방법. - 제1항에 있어서, 계면활성제가 나트륨 비스(2-에틸헥실)술포숙시네이트 (AOT)인 방법.
- 제1항에 있어서,
자철석 결정의 표면에 중간층을 결합하는 단계, 및
상기 중간층에 소수성 코팅을 부착하는 단계
를 더 포함하는 방법. - 제3항에 있어서, 중간층이 자철석 결정 및 소수성 코팅 둘 모두에 결합할 수 있는 물질인 방법.
- 제3항에 있어서, 중간층이 무기 산화물 또는 중합체를 포함하는 것인 방법.
- 제1항에 있어서, 자철석 결정 상의 코팅이 비극성 용매 용액에서 안정한 것인 방법.
- 제1항에 있어서, 가수분해 또는 침전 반응을 수행하여 무기 산화물을 자철석 결정에 결합시키는 단계를 더 포함하는 방법.
- 제1항에 있어서, 자철석 결정을 소수성 코팅으로 코팅하는 단계가 에멀젼 중합, 분산 중합, 또는 리빙 중합에 의해 수행되는 것인 방법.
- 제1항에 있어서, 자철석 결정의 표면을 소수성 분자로 개질하는 단계를 더 포함하는 방법.
- 제9항에 있어서, 소수성 분자가 오르가노실란인 방법.
- 제10항에 있어서, 오르가노실란이 이소부틸(트리메톡시)실란, 헥실트리클로로실란, 이소부틸트리클로로실란, 옥타데실트리클로로실란, 옥틸트리에톡시실란, 트리에톡시[4-(트리플루오로메틸)페닐]실란, 및 옥틸트리메톡시실란 중 하나로부터 선택되는 것인 방법.
- 제1항에 있어서, 표면 실란올 기와 알콜의 에스테르화 반응을 통해 자철석 결정의 표면에 지방 알콜을 연결함으로써 자철석 결정 상에 소수성 알킬 사슬의 단층 코팅을 형성하는 단계를 더 포함하는 방법.
- 제12항에 있어서, 지방 알콜이 1-옥타데칸올, 1-도데칸올, 1-헥사데칸올, 1-테트라데칸올, 1-데칸올, 및 이소스테아릴 알콜로부터 선택되는 것인 방법.
- 제1항에 있어서, 계면활성제가 술페이트, 술포네이트 또는 카르복실레이트 음이온을 함유하는 음이온성 화합물인 방법.
- 제14항에 있어서, 술페이트, 술포네이트 또는 카르복실레이트 음이온이 퍼플루오로옥타노에이트, 퍼플루오로옥탄술포네이트, 나트륨 도데실 술페이트, 암모늄 라우릴 술페이트, 다른 알킬 술페이트 염, 나트륨 라우레트 술페이트, 알킬 벤젠 술포네이트, 또는 지방산 염인 방법.
- 제1항에 있어서, 계면활성제가 사급 암모늄 양이온을 갖는 양이온성 화합물 또는 쯔비터이온성 계면활성제인 방법.
- 제1항에 있어서, 계면활성제가 비이온성 화합물인 방법.
- 제1항에 있어서, 질서화된 구조에 외부 자기장을 적용하는 단계를 더 포함하는 방법.
- 제1항에 있어서, 질서화된 구조가 칼라 디스플레이 유닛, 생물학적 또는 화학적 센서, 또는 활성 광학 성분인 방법.
- 다수의 자철석 결정을, 자철석 결정이 비극성 용매 용액에 가용성이도록 소수성 코팅으로 코팅하는 단계,
계면활성제를 비극성 용매 용액에 첨가하는 단계이며, 여기서
상기 계면활성제가 자기 인력에 대항할 수 있는 장거리 정전기적 척력 상호작용을 생성하여 자철석 결정의 질서화를 허용함으로써 자철석 결정 사이의 전하 분리를 증진시켜 가변성 입자 분리간격을 갖는 질서화된 구조를 형성하고,
상기 계면활성제가 소수성 기 및 친수성 기를 함유하고 비극성 용매에서 역미셀을 형성하는 양친매성 유기 화합물인 단계, 및
외부 자기장을 상기 질서화된 구조에 적용함으로써, 자철석 결정을, 비극성 용액 중 자철석 결정의 조립체로부터 빛을 회절시키는 가변성 광자 구조로 조립하는 단계
를 포함하는, 빛을 회절시켜 색을 생성하는 질서화된 구조를 형성하는 방법. - 제20항에 있어서, 계면활성제가 나트륨 비스(2-에틸헥실)술포숙시네이트 (AOT)인 방법.
- 제20항에 있어서, 계면활성제가 비극성 용매 용액에 도입되어 전하 분리의 에너지 장벽을 감소시키고, 따라서 자기 인력에 대항할 수 있는 장거리 정전기적 척력 상호작용을 생성하여 자철석 결정의 질서화를 허용하는 것인 방법.
- 제20항에 있어서, 자철석 결정을 코팅하기 전에
자철석 결정을 합성하는 단계, 및
자철석 결정을 실리카 층으로 코팅하는 단계
를 더 포함하는 방법. - 제23항에 있어서, 자철석 결정을 공기 중에서 건조한 후 1,2-디클로로벤젠 (DCB) 중의 n-옥타데실트리메톡시실란 (ODTMS)의 용액에 옮기고, 여기서 혼합물을 120 ℃에서 3 시간 동안 교반하여 오르가노실란의 가수분해성 알콕시 기가 알콜 분해 반응을 통해 표면 실란올을 공격하는 것을 허용하는 것인 방법.
- 제24항에 있어서, 코팅된 자철석 결정을 비극성 용매 용액에 분산하는 단계를 더 포함하는 방법.
- 제20항에 있어서, 질서화된 구조가 칼라 디스플레이 유닛, 생물학적 또는 화학적 센서, 또는 활성 광학 성분인 방법.
- 제25항에 있어서, 비극성 용매 용액이 1,2-디클로로벤젠, 톨루엔, 클로로포름 또는 헥산인 방법.
- 삭제
- 삭제
- 삭제
Applications Claiming Priority (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US15471709P | 2009-02-23 | 2009-02-23 | |
| US15465909P | 2009-02-23 | 2009-02-23 | |
| US61/154,717 | 2009-02-23 | ||
| US61/154,659 | 2009-02-23 | ||
| PCT/US2010/000528 WO2010096203A2 (en) | 2009-02-23 | 2010-02-23 | Assembly of magnetically tunable photonic crystals in nonpolar solvents |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20110129420A KR20110129420A (ko) | 2011-12-01 |
| KR101716517B1 true KR101716517B1 (ko) | 2017-03-14 |
Family
ID=42634389
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020117022103A KR101716517B1 (ko) | 2009-02-23 | 2010-02-23 | 비극성 용매에서 자기 가변성 광자 결정의 조립 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US9862831B2 (ko) |
| EP (1) | EP2398734B1 (ko) |
| JP (1) | JP5886631B2 (ko) |
| KR (1) | KR101716517B1 (ko) |
| CN (1) | CN102822085B (ko) |
| CA (1) | CA2753359C (ko) |
| WO (1) | WO2010096203A2 (ko) |
Families Citing this family (25)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102010030822A1 (de) * | 2010-07-01 | 2012-01-05 | Evonik Degussa Gmbh | Teilsilylierte magnetische Partikel und Dispersionen davon |
| US9341742B2 (en) * | 2010-10-12 | 2016-05-17 | The Regents Of The University Of California | Magnetic assembly of nonmagnetic particles into photonic crystal structures |
| US9180484B2 (en) | 2011-03-07 | 2015-11-10 | The Regents Of The University Of California | Magnetically responsive photonic nanochains |
| CN102786810B (zh) * | 2011-05-18 | 2014-12-31 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种磁性聚合物颗粒及其制备方法和应用 |
| WO2013006207A1 (en) * | 2011-07-01 | 2013-01-10 | The Regents Of The University Of California | Direct assembly of hydrophobic nanoparticles to multifunction structures |
| US9213192B2 (en) | 2014-03-24 | 2015-12-15 | Adidas Ag | System and method for manipulating color changing materials |
| US9213191B2 (en) | 2014-03-24 | 2015-12-15 | Adidas Ag | Color changing materials arranged in slow particle coloration materials |
| US9701071B2 (en) | 2014-03-24 | 2017-07-11 | Adidas Ag | Method of manipulating encapsulation of color changing materials |
| US9482785B2 (en) | 2014-03-24 | 2016-11-01 | Adidas Ag | Method of applying and using color changing materials in articles of wear |
| US9507183B2 (en) | 2014-03-24 | 2016-11-29 | Adidas Ag | Apparatus for manipulating color changing materials in articles of wear |
| US10698197B2 (en) | 2014-03-24 | 2020-06-30 | Adidas Ag | Color changing materials arranged in slow particle coloration materials |
| US11828929B2 (en) | 2014-03-24 | 2023-11-28 | Adidas Ag | Color changing materials arranged in slow particle coloration materials |
| KR102566859B1 (ko) * | 2015-04-27 | 2023-08-11 | 더 리전트 오브 더 유니버시티 오브 캘리포니아 | 이방성 나노구조를 기재로 하는 자기 가변성 광자 결정 |
| US10174886B2 (en) | 2015-07-31 | 2019-01-08 | Sharp Kabushiki Kaisha | Wavelength conversion member and light emitting device |
| JP5988334B1 (ja) * | 2015-07-31 | 2016-09-07 | シャープ株式会社 | 発光装置 |
| JP5988335B1 (ja) * | 2015-07-31 | 2016-09-07 | シャープ株式会社 | 波長変換部材および発光装置 |
| DE102015118816A1 (de) | 2015-11-03 | 2017-05-04 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Superparamagnetische Plättchen, aufgebaut aus Nanomagnetit-Silica-Komposit-Nadeln, mit optischen Farbeffekten in Dispersion |
| EP3607520A4 (en) * | 2016-10-18 | 2020-07-15 | Newtonoid Technologies, LLC | SYSTEMS AND METHODS FOR THE EXHIBITION OF CONSTRUCTION PRODUCTS |
| CN106618860B (zh) * | 2016-12-23 | 2019-12-17 | 杭州高斯博医疗用品有限公司 | 一种基于响应性胶体纳米晶簇的肌内效贴布其加工方法 |
| PL3501483T3 (pl) * | 2017-12-21 | 2024-03-04 | Hydraink S.R.L. | Produkt do makijażu dynamicznego |
| CN113646667A (zh) * | 2019-02-18 | 2021-11-12 | 加州大学评议会 | 用于动态颜色展示的光子晶体的静电排列和表面组装的系统和方法 |
| WO2020172049A1 (en) * | 2019-02-18 | 2020-08-27 | The Regents Of The University Of California | System and method for encapsulating photonic nanocrystals for dynamic and responsive color media |
| CN111228487B (zh) * | 2020-01-14 | 2021-09-24 | 同济大学 | 含石墨化荧光碳点且具有yolk-shell结构的磁性粒子及其制备方法和应用 |
| CN111722419B (zh) | 2020-07-07 | 2021-11-02 | Tcl华星光电技术有限公司 | 纳米复合颗粒及磁控显示装置 |
| CN113960701B (zh) * | 2021-11-15 | 2024-01-19 | 华东师范大学 | 一种基于弱极性溶剂体系的低电压电响应光子晶体及其制备方法和应用 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20050109976A1 (en) * | 2003-08-08 | 2005-05-26 | Alan Fuchs | Nanostructured magnetorheological fluids and gels |
Family Cites Families (20)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2606419B1 (fr) * | 1986-11-07 | 1994-04-01 | Commissariat A Energie Atomique | Procede de fabrication d'une composition ferromagnetique, cristal liquide ferromagnetique obtenu par ce procede et dispositif utilisant ce cristal liquide |
| JPH0395298A (ja) | 1989-05-11 | 1991-04-19 | Nippon Seiko Kk | 導電性磁性流体組成物とその製造方法 |
| JPH03163805A (ja) * | 1989-11-22 | 1991-07-15 | Three Bond Co Ltd | 超常磁性複合材料 |
| JPH0810653B2 (ja) | 1990-11-22 | 1996-01-31 | 科学技術庁金属材料技術研究所長 | 磁性体微粒子の配列格子構造 |
| US6221579B1 (en) * | 1998-12-11 | 2001-04-24 | Kimberly-Clark Worldwide, Inc. | Patterned binding of functionalized microspheres for optical diffraction-based biosensors |
| JP2001147407A (ja) | 1999-09-09 | 2001-05-29 | Kanagawa Acad Of Sci & Technol | 光応答性コロイド結晶と回折光素子並びに電場光制御素子 |
| US20030095897A1 (en) * | 2001-08-31 | 2003-05-22 | Grate Jay W. | Flow-controlled magnetic particle manipulation |
| JP3849632B2 (ja) | 2002-11-01 | 2006-11-22 | ソニー株式会社 | 複合材料、複合材料の製造方法、人工発光毛髪および人工発光繊維 |
| US7227724B2 (en) * | 2003-01-30 | 2007-06-05 | Certance, Llc | Head actuator assembly for a tape drive |
| US6982501B1 (en) * | 2003-05-19 | 2006-01-03 | Materials Modification, Inc. | Magnetic fluid power generator device and method for generating power |
| US7261834B2 (en) * | 2003-05-20 | 2007-08-28 | The Board Of Regents Of The University And Community College System Of Nevada On Behalf Of The University Of Nevada, Reno | Tunable magneto-rheological elastomers and processes for their manufacture |
| JP2007530397A (ja) * | 2003-07-16 | 2007-11-01 | ザ ユニヴァーシティー オブ リーディング | 複合ナノ粒子 |
| US20080057130A1 (en) * | 2004-04-06 | 2008-03-06 | Nanophase Technologies Corporation | The surface treatment of nanoparticles to control interfacial properties and method of manufacture |
| DE102004032451B4 (de) * | 2004-07-05 | 2015-11-19 | Bernd Burchard | Vorrichtung und Verfahren zur ortsaufgelösten Platzierung von Nanoclustern |
| JP4946016B2 (ja) | 2005-11-25 | 2012-06-06 | 富士ゼロックス株式会社 | 多色表示用光学組成物、光学素子、及び光学素子の表示方法 |
| JP4711306B2 (ja) | 2006-02-20 | 2011-06-29 | 双葉電子工業株式会社 | ナノ炭素粒子分散液及びその製造方法とコア・シェル型ナノ炭素粒子の製造方法 |
| WO2007145242A1 (ja) | 2006-06-13 | 2007-12-21 | National University Corporation Kumamoto University | 粒子集合体の製造方法 |
| US8822571B2 (en) | 2006-07-31 | 2014-09-02 | University of Pittsburgh—of the Commonwealth System of Higher Education | High refractive index crystalline colloidal arrays materials and a process for making the same |
| CN101279231B (zh) * | 2007-04-06 | 2010-05-26 | 清华大学 | 将纳米晶组装成三维水相分散胶体球的方法 |
| US10118834B2 (en) | 2007-04-27 | 2018-11-06 | The Regents Of The University Of California | Superparamagnetic colloidal photonic structures |
-
2010
- 2010-02-23 CA CA2753359A patent/CA2753359C/en active Active
- 2010-02-23 WO PCT/US2010/000528 patent/WO2010096203A2/en active Application Filing
- 2010-02-23 US US13/202,867 patent/US9862831B2/en active Active
- 2010-02-23 CN CN201080018370.8A patent/CN102822085B/zh active Active
- 2010-02-23 KR KR1020117022103A patent/KR101716517B1/ko active IP Right Grant
- 2010-02-23 JP JP2011551074A patent/JP5886631B2/ja active Active
- 2010-02-23 EP EP10744084.4A patent/EP2398734B1/en active Active
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20050109976A1 (en) * | 2003-08-08 | 2005-05-26 | Alan Fuchs | Nanostructured magnetorheological fluids and gels |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP2398734B1 (en) | 2018-07-18 |
| CN102822085B (zh) | 2015-11-25 |
| WO2010096203A3 (en) | 2010-12-02 |
| JP5886631B2 (ja) | 2016-03-16 |
| US9862831B2 (en) | 2018-01-09 |
| CA2753359C (en) | 2017-08-15 |
| WO2010096203A2 (en) | 2010-08-26 |
| KR20110129420A (ko) | 2011-12-01 |
| JP2012518811A (ja) | 2012-08-16 |
| CA2753359A1 (en) | 2010-08-26 |
| EP2398734A4 (en) | 2013-07-10 |
| EP2398734A2 (en) | 2011-12-28 |
| US20120061609A1 (en) | 2012-03-15 |
| CN102822085A (zh) | 2012-12-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101716517B1 (ko) | 비극성 용매에서 자기 가변성 광자 결정의 조립 | |
| CA2329436C (en) | Metal nanoshells | |
| Li et al. | Nanocomposites of polymer and inorganic nanoparticles for optical and magnetic applications | |
| Soleimani et al. | A new and simple method for sulfur nanoparticles synthesis | |
| Yang et al. | Gram-scale synthesis of superparamagnetic Fe 3 O 4 nanocrystal clusters with long-term charge stability for highly stable magnetically responsive photonic crystals | |
| Mauricio et al. | Synthesis of highly hydrophilic magnetic nanoparticles of Fe3O4 for potential use in biologic systems | |
| Wang et al. | Large-scale preparation of size-controlled Fe 3 O 4@ SiO 2 particles for electrophoretic display with non-iridescent structural colors | |
| Cao et al. | Inorganic–organic hybrid pigment fabricated in the preparation process of organic pigment: Preparation and characterization | |
| Ansari | Effect of surface coating on structural and photophysical properties of CePO4: Tb, nanorods | |
| CN103198913B (zh) | 银-四氧化三铁核壳纳米颗粒及其制备方法 | |
| Xiao et al. | Magnetic assembly and manipulation of Janus photonic crystal supraparticles from a colloidal mixture of spheres and ellipsoids | |
| Cang et al. | Immobilized CdS quantum dots in spherical polyelectrolyte brushes: Fabrication, characterization and optical properties | |
| Lee et al. | Synthesis of monodisperse fluorescent core-shell silica particles using a modified Stöber method for imaging individual particles in dense colloidal suspensions | |
| US20210198493A1 (en) | Silicate-coated body | |
| Zhang et al. | Facile fabrication of multi-colors high fluorescent/superparamagnetic nanoparticles | |
| Huong et al. | Functionalized YVO4: Eu3+ nanophosphors with desirable properties for biomedical applications | |
| Yang et al. | Preparation of uniform rhodamine B-doped SiO2/TiO2 composite microspheres | |
| CN110787743A (zh) | 一种磁响应性光子晶体、及其简单规模化制备方法与应用 | |
| Liu et al. | Facile synthesis of m-phenylenediamine-based nanospheres coated with poly (m-phenylenediamine) for building bright iridescent structural color | |
| Nguyen et al. | Aggregation of magnetic nanoparticles functionalized with trans-resveratrol in aqueous solution | |
| WO2019177042A1 (ja) | 化合物、分散剤、複合体、分散液、および複合体の製造方法 | |
| Ebrahim et al. | Effect of the electrical charge interactions on encapsulation of Fe3O4 nanoparticle by magnetic surfactant M (AOT) 2 (M= Co, Ni and Mn) | |
| US20210269649A1 (en) | Layered silicate-coated body and method for manufacturing same | |
| Coban et al. | New Generation Carboxyl Functionalized SiO2 Nanocomposite Encapsulated with Nd3+ SIP Hydrogen Bonded Organic Framework (Ln3+-HOF) Support for NIR-Luminescence | |
| KR100946976B1 (ko) | 구리 나노 입자의 제조방법 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20200226 Year of fee payment: 4 |