KR101889045B1 - Fully crystallized colloidal crystal, photonic pigments including the same, and process for forming fully crystallized colloidal crystal - Google Patents

Fully crystallized colloidal crystal, photonic pigments including the same, and process for forming fully crystallized colloidal crystal Download PDF

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문준혁
강다영
하수진
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서강대학교 산학협력단
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Abstract

In a spherical colloidal crystal according to the present invention, a plurality of nanoparticles are fully crystallized and arranged from the center and a surface and an average diameter thereof is 5 to 90 um. If necessary, a broadband light absorbing layer is further included on the surface of the colloidal crystal. Accordingly, the present invention can implement a clearer reflective color.

Description

완전히 결정화된 콜로이드 결정, 이를 포함하는 광 안료 및 콜로이드 결정의 제조 방법{FULLY CRYSTALLIZED COLLOIDAL CRYSTAL, PHOTONIC PIGMENTS INCLUDING THE SAME, AND PROCESS FOR FORMING FULLY CRYSTALLIZED COLLOIDAL CRYSTAL}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a colloidal crystal, a method of manufacturing the colloidal crystal, a method of manufacturing the colloidal crystal, a method of manufacturing the colloidal crystal,

본 명세서는 완전히 결정화된 콜로이드 결정, 이를 포함하는 광 안료 및 완전히 결정화된 콜로이드 결정의 제조 방법에 관한 것이다. The present disclosure relates to fully crystallized colloidal crystals, optical pigments comprising them, and a process for the preparation of fully crystallized colloidal crystals.

액체 속에 떠 있는 입자들이 자발적으로 결정화하면서 콜로이드 결정을 형성할 수 있다. 그러나, 현재까지 알려진 다수의 콜로이드 결정 방법에 따라 형성된 콜로이드 결정은 대부분이 표면 배열의 결정이다. 즉, 콜로이드 결정의 표면의 몇 개 층에만 규칙적으로 입자가 배열되고 내부는 불규칙한 입자 배열을 나타낸다.Particles floating in the liquid can spontaneously crystallize and form colloidal crystals. However, colloidal crystals formed in accordance with a number of colloidal crystal methods known to date are mostly crystal of the surface arrangement. That is, the particles are regularly arranged on only a few layers of the surface of the colloidal crystal and the inside shows an irregular arrangement of the particles.

콜로이드 결정은 규칙적인 격자에서 오는 여러 가지 흥미 있는 광 기능성을 보여준다. 그러나, 콜로이드 결정의 광 기능성이 충분히 발휘되기 위해서는 콜로이드 결정이 완전히 결정화되어야 한다. 이에 완전히 결정화된 콜로이드 결정을 제조할 수 있는 방법에 대한 요구 또한 증대하고 있다. Colloidal crystals show a variety of interesting optical functionality coming from regular gratings. However, in order for the photo-functionality of the colloidal crystal to be sufficiently exhibited, the colloidal crystal must be completely crystallized. There is also a growing need for a process for producing fully crystallized colloidal crystals.

본 발명은 완전히 결정화된 콜로이드 결정을 제공하고자 한다. The present invention seeks to provide fully crystallized colloidal crystals.

본 발명은 완전히 결정화된 콜로이드 결정을 포함하는 광 안료를 제공하고자 한다. The present invention seeks to provide an optical pigment comprising a fully crystallized colloidal crystal.

본 발명은 완전히 결정화된 콜로이드 결정의 제조방법을 제공하고자 한다. The present invention seeks to provide a process for producing fully crystallized colloidal crystals.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다. It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description are exemplary and explanatory and are not to be construed as limiting the invention as defined by the appended art, except as may be apparent to one of ordinary skill in the art, It will be possible.

실시예들에 따른 콜로이드 결정은 다수의 나노입자들이 센터에서부터 표면까지 완전히 결정화되어 배열되고, 평균 직경이 5~90㎛인 구형의 콜로이드 결정이다. The colloidal crystals according to the embodiments are spherical colloidal crystals having a mean diameter of 5 to 90 탆 and arranged in a completely crystallized state from the center to the surface of the plurality of nanoparticles.

상기 나노입자는 친수성 나노입자일 수 있다. The nanoparticles may be hydrophilic nanoparticles.

상기 콜로이드 결정의 표면에 광대역 흡광층을 더 포함할 수 있다. And a broadband light absorbing layer on the surface of the colloidal crystal.

상기 광대역 흡광층의 두께는 5~20nm일 수 있다. The thickness of the broadband light absorbing layer may be 5 to 20 nm.

상기 콜로이드 결정 구조에 의한 반사색 파장 이외의 파장에서의 반사율이 7% 이하일 수 있다. The reflectance at a wavelength other than the reflection wavelength by the colloidal crystal structure may be 7% or less.

상기 콜로이드 결정 구조에 의한 반사색 파장에서의 반사율이 20% 이상일 수 있다. The reflectance at the reflection wavelength by the colloidal crystal structure may be 20% or more.

상기 나노입자의 평균 크기는 160~300nm 일 수 있다. The average size of the nanoparticles may range from 160 to 300 nm.

상기 콜로이드 결정 구조에 의한 반사색 파장에서의 반사율이 30% 이상일 수 있다. The reflectance at the reflection wavelength by the above-mentioned colloidal crystal structure may be 30% or more.

실시예들에 따른 광 안료는 상기 콜로이드 결정을 포함한다. The light pigments according to embodiments include the colloidal crystals.

실시예들에 따른 콜로이드 결정의 제조 방법은 친수성 나노입자들이 분산된 수상 액적들이 오일 연속상에 분산되어 있는 유중수형 에멀젼(water in oil type emulsion)을 제공하고, 상기 액적의 수상 용매를 기화시키되, 상기 수상 용매의 끓는점 이하의 온도로 가열하여 상기 다수의 친수성 나노입자들이 센터에서 표면까지 완전히 결정화되도록 하여 평균 직경이 5~90㎛인 완전히 결정화된 구형의 콜로이드 결정을 수득하는 것을 포함한다. The method of producing colloidal crystals according to embodiments provides a water in oil type emulsion in which water droplets in which hydrophilic nanoparticles are dispersed are dispersed in an oil continuous phase and the aqueous solvent of the droplets is vaporized, Heating the solution to a temperature below the boiling point of the water-soluble solvent so that the plurality of hydrophilic nanoparticles are completely crystallized from the center to the surface to obtain a fully crystallized spherical colloidal crystal having an average diameter of 5 to 90 탆.

상기 끓는점 이하의 온도로 가열하는 것은 24시간 이상 진행할 수 있다. Heating to a temperature below the boiling point may be continued for at least 24 hours.

상기 구형의 콜로이드 결정의 표면에 광대역 흡광층을 형성하는 것을 더 포함할 수 있다. And forming a broadband light absorbing layer on the surface of the spherical colloidal crystal.

상기 광대역 흡광층은 탄소 전구체 용액을 상기 콜로이드 결정에 떨어트려 적시고, 진공 조건에서 건조하여 형성할 수 있다. The broadband light absorbing layer may be formed by dropping a carbon precursor solution on the colloidal crystal, and drying the resultant in a vacuum condition.

상기 광대역 흡광층은 5~20nm 두께로 형성할 수 있다. The broadband light absorbing layer may be formed to a thickness of 5 to 20 nm.

상기 콜로이드 결정 구조에 의한 반사색 파장 이외의 파장에서의 반사율이 7% 이하가 되도록 상기 광대역 흡광층을 형성할 수 있다. The broadband light absorbing layer may be formed such that the reflectance at a wavelength other than the reflection wavelength by the colloidal crystal structure is 7% or less.

상기 콜로이드 결정 구조에 의한 반사색 파장에서의 반사율이 20% 이상이 되도록 상기 광대역 흡광층을 형성할 수 있다. The broadband light absorbing layer may be formed such that the reflectance at the reflection wavelength by the colloidal crystal structure is 20% or more.

상기 친수성 나노입자의 평균 크기는 160~300nm일 수 있다. The average size of the hydrophilic nanoparticles may range from 160 to 300 nm.

본 기재의 실시예들에 따른 구형의 콜로이드 결정은 다수의 나노입자들이 센터에서 표면까지 완전히 결정화된 콜로이드 결정이다. 따라서, 내부에 비정질층 없이 배열된 층이 많기 때문에 콜로이드 결정 구조에 따른 반사색이 선명해진다. 따라서, 종래의 표면 배열된 콜로이드 결정과 비슷한 크기로 형성할 경우에는 보다 더 선명한 반사색을 구현할 수 있고, 종래보다 훨씬 작은 크기로 콜로이드 결정을 형성하더라도 유사한 반사색을 구현할 수 있다. The spherical colloidal crystals according to the embodiments of the present invention are colloidal crystals in which a plurality of nanoparticles are completely crystallized from the center to the surface. Therefore, since there are many layers arranged without an amorphous layer therein, the reflection color according to the colloidal crystal structure becomes clear. Therefore, when the colloidal crystals are formed in a size similar to that of the conventional colloidal crystals arranged on the surface, a clearer reflection color can be realized, and a similar reflection color can be realized even when a colloidal crystal is formed to a size much smaller than the conventional one.

또한, 본 기재의 실시예들에 따른 구형의 콜로이드 결정은 광대역 흡광층을 도입함으로써 반사색의 선명도를 보다 더 향상시킬 수 있다. In addition, the spherical colloidal crystals according to the embodiments of the present invention can further improve the sharpness of the reflection color by introducing the broad band light absorbing layer.

도 1은 실시예들에 따른 완전히 결정화된 콜로이드 결정의 제조 방법을 설명하기 위한 개략도이고,
도 2는 종래의 표면에만 결정화된 배열이 존재하는 콜로이드 결정의 개략도이고,
도 3은 실시예 1에 따라 제조된 콜로이드 결정의 전자현미경 이미지이고,
도 4의 (a)는 구형의 콜로이드 결정의 공초점 현미경 이미지이고,
도 4의 (b)는 반으로 잘린 구형 콜로이드 결정의 전자현미경 이미지이고,
도 5의 (a)는 실시예 1에 따라 제조된 결정화된 구형의 콜로이드 결정의 SEM 사진과 단면 모사 이미지이고,
도 5의 (b)는 비교예에 의해 제조된 콜로이드 결정의 SEM 사진과 단면 모사 이미지이고, 도 6은 실시예 1에 따라 제조된 콜로이드 결정의 반사색 측정 결과를 나타내는 그래프이고,
도 7은 실시예 3에 따라 제조된 광대역 흡광층(탄소 코팅층)을 포함하는 콜로이드 결정의 EDX(Energy Dispersive X-ray) 이미지이고,
도 8의 (a)는 광대역 흡광층(탄소 코팅층) 형성 전, 후의 반사색을 측정한 결과를 나타내는 그래프이고,
도 8의 (b)는 광대역 흡광층(탄소 코팅층) 형성 전, 후의 콜로이드 결정의 디지털 이미지이다.
도 9는 서로 다른 크기의 실리카 나노입자를 사용하여 형성한 콜로이드 결정들의 반사색 측정 결과를 나타내는 그래프이다.
1 is a schematic view for explaining a method for producing a fully crystallized colloidal crystal according to an embodiment,
2 is a schematic view of a colloidal crystal in which a crystallized arrangement exists only on a conventional surface,
3 is an electron microscope image of a colloidal crystal prepared according to Example 1,
4 (a) is a confocal microscope image of a spherical colloidal crystal,
4 (b) is an electron microscope image of spherical colloidal crystals cut in half,
5 (a) is an SEM photograph and a cross-sectional simulated image of a spherical colloidal crystal formed according to Example 1,
5 (b) is an SEM photograph and a cross-sectional simulated image of the colloidal crystal produced by the comparative example, FIG. 6 is a graph showing the result of measuring the color of the colloidal crystal produced according to Example 1,
7 is an EDX (Energy Dispersive X-ray) image of a colloidal crystal including a broadband light absorbing layer (carbon coating layer) prepared according to Example 3,
8 (a) is a graph showing the results of measurement of the reflection color before and after the formation of the broadband light absorbing layer (carbon coating layer)
8 (b) is a digital image of the colloidal crystals before and after the formation of the broadband light absorbing layer (carbon coating layer).
FIG. 9 is a graph showing the results of measuring the color of the colloidal crystals formed using silica nanoparticles of different sizes.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. It will be apparent to those skilled in the art that the present invention may be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, It is provided to let you know. Wherein like reference numerals refer to like elements throughout.

도 1은 콜로이드 결정의 제조 방법을 설명하기 위한 개략도이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a schematic view for explaining a method for producing a colloidal crystal; FIG.

도 1을 참조하면, 콜로이드 결정(100)은 친수성 나노입자를 함유하는 액적으로부터 용매를 제거하여 나노입자를 자기조립하는 방식으로 형성할 수 있다. 먼저, 친수성 나노입자(10)들이 수상(20)에 분산된 수상 액적(30)들이 오일 연속상(40)에 분산되어 있는 유중수형 에멀젼(50)을 준비한다(S1).Referring to FIG. 1, the colloidal crystal 100 may be formed by removing a solvent from a droplet containing hydrophilic nanoparticles to self-assemble the nanoparticles. First, a water-in-oil type emulsion 50 in which water droplets 30 dispersed in the water phase 20 are dispersed in the oil phase continuous phase 40 is prepared (S1).

친수성 나노입자(10)는 평균 크기가 약 160nm 내지 300nm인 나노입자일 수 있다. 친수성 나노입자(10)의 평균 크기에 따라 최종 산물인 콜로이드 결정의 반사색을 다르게 할 수 있다. 브래그 반사 법칙에 따라 나노입자(10)의 크기에 따라 반사색을 조절할 수 있다. 예를 들면, 나노입자(10)의 크기가 260~300nm 일 경우에는 콜로이드 결정(100)의 반사색이 적색일 수 있다. 나노입자(10)의 직경이 210~250nm 일 경우에는 콜로이드 결정(100)의 반사색이 녹색일 수 있다. 나노입자(10)의 직경이 160~200nm 일 경우에는 콜로이드 결정(100)의 반사색이 청색일 수 있다. 앞에서 설명한 직경과 반사색의 관계는 예시적인 것으로 나노입자(10)의 직경을 제어함으로써 다양한 색상을 반사색으로 나타나게 할 수 있음을 알 수 있다. The hydrophilic nanoparticles 10 may be nanoparticles having an average size of about 160 nm to 300 nm. Depending on the average size of the hydrophilic nanoparticles 10, the color of the colloidal crystals of the final product may be different. According to the Bragg reflection law, the reflection color can be controlled according to the size of the nanoparticles 10. For example, when the nanoparticle 10 has a size of 260 to 300 nm, the color of the colloidal crystal 100 may be red. When the diameter of the nanoparticles 10 is 210 to 250 nm, the color of the colloidal crystal 100 may be green. When the diameter of the nanoparticles 10 is 160 to 200 nm, the color of the colloidal crystal 100 may be blue. The relationship between the diameter and the reflection color described above is exemplary and it can be seen that various colors can be displayed as a reflection color by controlling the diameter of the nanoparticle 10. [

수상(20)에 분산되어야 하고 콜로이드 결정의 내부에서부터 나노입자(10)가 채워져야 하기 때문에 나노입자(10)는 친수성 물질인 것이 바람직하다. 친수성 나노입자(10)로는 실리카(SiO2), 이산화티타늄(TiO2), 과산화아연(ZnO2) 등의 입자를 예로 들 수 있으나 나노크기의 입자로 제조 가능한 친수성 물질이라면 제한 없이 사용될 수 있다. 대부분의 금속 산화물 또는 비금속 산화물은 친수성을 가지므로 나노입자(10)로 적용가능하다. 액적(30)의 크기와 액적(30) 내의 나노입자(10)의 농도에 따라 콜로이드 결정(100)의 크기를 결정할 수 있다. 액적(30)의 크기가 클수록 액적(30) 내의 나노입자(10)의 농도가 클수록 콜로이드 결정(100)의 크기가 커질 수 있다. The nanoparticles 10 are preferably hydrophilic because they must be dispersed in the water phase 20 and the nanoparticles 10 must be filled from the inside of the colloidal crystals. Examples of the hydrophilic nanoparticles 10 include particles of silica (SiO 2 ), titanium dioxide (TiO 2 ), zinc oxide (ZnO 2 ) and the like, but any hydrophilic material that can be prepared as nano-sized particles can be used without limitation. Most of the metal oxides or non-metal oxides are hydrophilic and therefore applicable as nanoparticles 10. The size of the colloidal crystal 100 can be determined according to the size of the droplet 30 and the concentration of the nanoparticles 10 in the droplet 30. As the size of the droplet 30 is larger and the concentration of the nanoparticles 10 in the droplet 30 is larger, the size of the colloidal crystal 100 can be increased.

연속상인 오일상(40)은 물에 섞이지 않은 지방족 탄화수소계 유기 용매 또는 방향족 탄화수소계 유기 용매를 포함할 수 있다. 예시적 구현예에 있어서, 상기 지방족 탄화수소계 유기 용매 또는 방향족 탄화수소계 유기 용매로서 탄소수 6 내지 20을 가지는 것들 중에서 특별한 제한 없이 당업자가 선택하여 사용할 수 있다. 예를 들어, 상기 지방족 탄화수소계 유기 용매는 탄소수 6 내지 20, 또는 탄소수 10 내지 20인 선형 또는 분지형 지방족 탄화수소를 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 방향족 탄화수소계 유기 용매는 톨루엔을 포함할 수 있으며, 상기 지방족 탄화수소는 헥사데칸을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. The continuous phase oil phase 40 may include an aliphatic hydrocarbon-based organic solvent or an aromatic hydrocarbon-based organic solvent that is not immersed in water. In an exemplary embodiment, the aliphatic hydrocarbon-based organic solvent or aromatic hydrocarbon-based organic solvent may be selected and used by those skilled in the art without particular limitation, among those having 6 to 20 carbon atoms. For example, the aliphatic hydrocarbon-based organic solvent may include, but is not limited to, a linear or branched aliphatic hydrocarbon having 6 to 20 carbon atoms or 10 to 20 carbon atoms. For example, the aromatic hydrocarbon-based organic solvent may include toluene, and the aliphatic hydrocarbon may include hexadecane, but is not limited thereto.

한편, 유중수형 에멀젼(50)을 안정화시킬 수 있도록 계면활성제를 사용할 수 있다. 예를 들어, 상기 계면활성제로서 플로닉 F108(Pluronic F108), SPAN 80(Sorbitan monooleate) 을 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.On the other hand, a surfactant can be used to stabilize the water-in-oil type emulsion 50. For example, Pluronic F108, SPAN 80 (Sorbitan monooleate) may be used as the surfactant, but the present invention is not limited thereto.

이어서, 유중수형(water-in-oil type) 액적(30)을 건조시켜 나노입자(10)를 자기 조립한다(S2). Subsequently, the water-in-oil type droplet 30 is dried to self-assemble the nanoparticles 10 (S2).

이 때 건조가 가능한 천천히 일어나도록 하여서, 즉 건조를 지연시켜서 액적(30)의 표면에서부터 자기 조립이 일어나는 것이 아니라 중심부에서부터 자기 조립이 일어나도록 한다. At this time, the drying is allowed to take place as slowly as possible, that is, the drying is delayed so that self-assembly does not occur from the surface of the droplet 30 but self-assembly occurs from the center.

예를 들면 건조 시간은 가능한 10시간 이상으로, 바람직하기로는 12시간 이상으로, 더욱 바람직하기로는 24시간 이상으로 진행한다.For example, the drying time is preferably 10 hours or more, preferably 12 hours or more, and more preferably 24 hours or more.

액적(30)의 건조가 천천히 일어나도록, 즉 건조가 지연되도록 하기 위해서는 오일상(40)에 수용액 또는 물을 포화시킨 후에 가열 온도를 가능한 낮추어 건조를 장시간 진행한다. To delay the drying of the droplets 30, that is, to delay the drying, the aqueous solution or water is saturated in the oil phase 40, and the drying is continued for a long time by lowering the heating temperature as much as possible.

유중수형 액적(30)의 수상 용매(20)는 오일상(40)에 대한 용해도가 낮아 천천히 오일상(40) 쪽으로 이동한다. 이 때, 오일상(40)에 수용액 또는 물을 포화시킨 후에 건조를 진행하면 수상 용매(20)의 오일상(40)에 대한 용해도가 더욱 감소하여 건조를 지연시킬 수 있다. 오일상(40)에 물을 포화시키는 방법은 오일상(40)에 물 몇 방울을 떨어뜨려 오버나이트로 두면 포화된다. The water-soluble solvent 20 of the water-in-oil type droplet 30 has a low solubility in the oil phase 40 and slowly moves toward the oil phase 40. At this time, when the aqueous solution or the water is saturated with the oil phase 40 and then dried, the solubility of the water phase 20 in the oil phase 40 is further reduced, and the drying can be delayed. The method of saturating the water in the oil phase (40) is saturated by leaving a few drops of water in the oil phase (40) and leaving it in the over night.

한편, 온도가 증가하면 액적(30)의 수상 용매(20)의 오일상(40)에 대한 용해도가 증가하여, 수상 용매(20)의 제거가 빨라진다. 따라서, 건조는 상온 내지 수상 용매(20)의 끊는점 이하에서 진행한다. 바람직하기로는 상온 내지 80℃, 더욱 바람직하기로는 상온 내지 60℃로 설정하여 진행한다. 상온에서 진행할 경우에는 건조가 너무 더딜 수 있으므로 건조는 60℃ 전후에서 실시하는 것이 바람직할 수 있다. On the other hand, when the temperature is increased, the solubility of the aqueous solvent (20) in the droplet (30) to the oil phase (40) increases and the removal of the aqueous solvent (20) is accelerated. Thus, the drying proceeds from room temperature to below the breaking point of the water-based solvent 20. [ Preferably from room temperature to 80 ° C, more preferably from room temperature to 60 ° C. When proceeding at room temperature, drying may be too slow, so it may be preferable to conduct drying at about 60 캜.

이어서, 액적(30)의 용매가 완전히 기화된 이후에 남아 있는 오일상(40) 용액을 제거하는 단계를 진행하여 완전히 결정화된 콜로이드 결정(100)을 수득한다(S3). 오일상(40) 용액의 제거는 세척 및 건조 공정으로 수행할 수 있다. Then, after the solvent of the droplet 30 is completely vaporized, the remaining oily phase 40 solution is removed to obtain a fully crystallized colloidal crystal 100 (S3). The removal of the oil phase (40) solution can be carried out by a washing and drying process.

세척은 오일상(40) 용액을 추출할 수 있는 헥산등을 사용하여 진행할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따라 제조된 구형의 콜로이드 결정(100)은 도 1의 적도면을 따라 자른 단면의 모식도에 예시되어 있는 바와 같이 센터(C)에서부터 표면(S)까지 모두 비정질 상태가 없이 완전히 결정화된 상태를 나타낸다. Washing can be carried out using hexane or the like capable of extracting the oily phase (40) solution. The spherical colloidal crystal 100 manufactured in accordance with the embodiment of the present invention can be completely crystallized without any amorphous state from the center C to the surface S as illustrated in a schematic view of a section cut along the equatorial plane of Fig. .

반면, 현재까지 알려진 종래의 방식(J. Am. Chem. Soc., 2006, 128, 10897 또는 Sci. Rep., 2013, 3, 2371) 으로 제조한 콜로이드 결정은 표면에 결집되는 성향을 가지는 폴리스타이렌(polystyrene)으로 이루어져서 도 2에 도시되어 있는 바와 같이 표면(1a) 에만 결정화된 배열이 존재하고, 내부(1b)는 불규칙한 입자 배열을 가져서 비정질 상태를 나타낸다. On the other hand, the colloidal crystals prepared by the conventional methods known to date (J. Am. Chem. Soc., 2006, 128, 10897 or Sci. Rep., 2013, 3, 2371) polystyrene) so that a crystallized arrangement exists only on the surface 1a as shown in FIG. 2, and the interior 1b has an irregular arrangement of particles to exhibit an amorphous state.

기화 지연을 통해 수득된 콜로이드 결정(100)은 평균 직경이 5~90㎛, 바람직하기로는 50㎛ 이하, 더욱 바람직하기로는 20㎛ 이하, 더 더욱 바람직하기로는 10㎛ 이하이고, 상기 반경 내에 적어도 다수의 친수성 나노입자가 응집되어 있어서 각 층(Ln, Ln-1, Ln-2, … , L1)의 친수성 나노입자로부터 반사되는 빛이 중첩되어 반사색이 좀 더 선명해지도록 한다. The colloidal crystal 100 obtained through the vaporization delay has an average diameter of 5 to 90 탆, preferably 50 탆 or less, more preferably 20 탆 or less, still more preferably 10 탆 or less, The hydrophilic nanoparticles of the hydrophilic nanoparticles of the respective layers Ln, Ln-1, Ln-2, ..., L1 are overlapped with each other so that the reflection color becomes clearer.

이상에서는 콜로이드 결정(100)을 유중수형 에멀젼을 형성한 후 액적의 수상 용매를 지연 기화시켜서 형성하는 방법을 설명하였으나 수중유형 에멀젼을 형성한 후 액적의 오일 용매를 건조시키되 수상에 오일을 포화시킨 후에 가열 온도를 가능한 낮추어 건조를 장시간 수행하는 지연 건조의 방법으로 다수의 친유성 나노입자들이 센터에서 표면까지 완전히 결정화되도록 하여 완전히 결정화된 구형의 콜로이드 결정을 형성할 수 있음은 물론이다. In the above description, the colloidal crystal 100 is formed by forming a water-in-oil type emulsion and then delaying the aqueous solution of the liquid droplet. However, after forming the water type emulsion, the droplet oil solvent is dried, It is of course possible to form a fully crystallized spherical colloidal crystal by allowing a plurality of lipophilic nanoparticles to be completely crystallized from the center to the surface by a delayed drying method in which the drying is performed for a long time by lowering the heating temperature as much as possible.

이어서 콜로이드 결정(100)의 표면에 콜로이드 결정(100) 구조에 의해 나타나는 반사색 이외의 나머지 반사색을 노이즈로 처리하기 위한 얇은 광대역 흡광층(broadband light absorber)(200)을 형성한다. 광대역 흡광층(200)은 가시광선 파장대 흡광층일 수 있다. 예를 들면, 광대역 흡광층(200)은 380nm 내지 800nm 파장의 가시광선을 흡수할 수 있는 탄소, 금, 은 등의 나노입자 또는 다양한 양자점으로 이루어질 수 있다. A thin broadband light absorber 200 is then formed on the surface of the colloid crystal 100 to treat the remaining color of the color other than the color represented by the colloidal crystal 100 structure with noise. The broadband light absorbing layer 200 may be a visible light wavelength light absorbing layer. For example, the broadband light absorbing layer 200 may be composed of nanoparticles of carbon, gold, silver or the like or various quantum dots capable of absorbing visible light having a wavelength of 380 nm to 800 nm.

따라서 광대역 흡광층(200)이 가시광선 전 파장대의 빛을 모두 흡수하여 콜로이드 결정(100) 구조에 의한 반사색이 보다 더 선명해지게 된다. Accordingly, the broadband light absorbing layer 200 absorbs all the light in the wavelength range of the visible light, and the reflection color due to the structure of the colloidal crystal 100 becomes clearer.

광대역 흡광층(200)의 두께는 5 내지 20nm인 것이 콜로이드 결정(100) 구조에 의해 나타나는 반사색 이외의 나머지 반사색을 노이즈로 처리하고 콜로이드 결정(100) 구조에 의한 반사색의 반사율 저감을 최소화할 수 있다. The thickness of the broadband light absorbing layer 200 is 5 to 20 nm, and the remaining reflection color other than the reflection color represented by the structure of the colloidal crystal 100 is treated with noise to minimize the reduction of reflectance of the reflection color by the structure of the colloidal crystal 100 can do.

광대역 흡광층(200)은 다양한 코팅층 형성 방법에 의해 도입될 수 있다. 광대역 흡광층(200)으로 탄소 흡광층을 예로 들면, 탄소 전구체 용액을 콜로이드 결정(100)에 떨어트려 적신 다음 진공 조건에서 건조하는 방식으로 형성하거나, , 카본 나노입자 분산액을 콜로이드 결정(100)에 떨어뜨려 침투시키는 방식으로 형성할 수 있다. 이하 실시예를 이용하여 본 발명의 컨셉을 보다 구체적으로 설명하지만 본 발명의 범위가 이에 제한되는 것은 아니다. The broad band light absorbing layer 200 can be introduced by various coating layer forming methods. For example, a carbon precursor solution may be dropped on the colloidal crystal 100 and then dried in a vacuum condition. Alternatively, the carbon nanoparticle dispersion may be dispersed in the colloidal crystal 100 It can be formed in such a manner that it is dropped and infiltrated. The concept of the present invention will be described in more detail with reference to the following examples, but the scope of the present invention is not limited thereto.

실시예Example 1 One

실리카 나노입자는 테트라에틸오르소실리케이트(TEOS) 용액과 암모니아 용액의 반응을 이용한 스토버 방식을 통해 제작하였다. 이 때, 사용되는 각 용액의 비를 제어하여 만들어지는 실리카 나노 입자의 크기를 제어하였다. Silica nanoparticles were prepared by the STOVER method using the reaction of tetraethylorthosilicate (TEOS) solution with ammonia solution. The size of the silica nanoparticles was controlled by controlling the ratio of each solution used.

구형의 배열된 콜로이드 결정을 제작하기 위해서, 280nm 크기의 실리카 나노 입자를 포함하는 질량비 10%의 콜로이드 용액을 제작하고 이를 질량비 1% 이상의 계면활성제를 포함하는 헥사데케인 (hexadecane) 용액에 1:10 의 부피비로 섞은 뒤 볼텍스를 이용하여 10 분간 섞는 과정을 통해 유중수형 에멀젼을 구성하였다. In order to prepare spherical ordered colloidal crystals, a 10% by mass colloidal solution containing silica nanoparticles having a size of 280 nm was prepared and dissolved in a hexadecane solution containing 1% or more of a surfactant in a mass ratio of 1:10 And then mixed with vortex for 10 minutes to form a water-in-oil type emulsion.

실리카 콜로이드 용액을 포함하는 유중수형 에멀젼을 60 ℃ 조건에서 에멀젼에 포함된 물을 24 시간 이상의 시간을 두고 천천히 증발시켰다. 물이 완전히 증발된 후에 콜로이드 결정을 얻기 위해서 헥사데케인을 헥세인 (hexane) 용액을 이용하여 세척한 뒤 헥세인 용액을 증발시켰다. 500℃ 의 공기 조건에서 30분간 어닐링 (annealing) 과정을 거쳐 표면에 남은 불필요한 용매를 제거하고, 구형의 콜로이드 결정을 수득하였다. A water-in-oil emulsion containing a silica colloidal solution was slowly evaporated at a temperature of 60 캜 for a period of time of 24 hours or more in water contained in the emulsion. After the water was completely evaporated, the hexadecane was washed with hexane solution to evaporate the hexane solution to obtain colloidal crystals. After removing the unnecessary solvent remaining on the surface by annealing at 500 DEG C for 30 minutes, spherical colloidal crystals were obtained.

도 3은 제작된 콜로이드 결정의 전자현미경 이미지이다. 도 3의 (a)는 다양한 크기를 갖는 콜로이드 결정의 저배율 이미지이고, (b)는 콜로이드 결정의 표면 결정 구조를 확인할 수 있는 고배율 이미지이다. 도 3의 결과로부터 구형의 콜로이드 결정이 매우 고르게 형성되었음을 확인할 수 있다. 3 is an electron microscope image of the colloidal crystals produced. FIG. 3 (a) is a low-magnification image of a colloidal crystal having various sizes, and FIG. 3 (b) is a high-magnification image showing a surface crystal structure of a colloidal crystal. From the results of FIG. 3, it can be seen that the spherical colloidal crystals were formed very uniformly.

제작된 콜로이드 결정이 내부에 배열을 갖는 것을 확인하기 위하여 글라이세롤(glycerol)과 물이 동일 비율로 혼합된 혼합액을 이용하여 실리카 나노 입자와 동일한 굴절률 (refractive index)를 갖는 용액을 제작하였다. 여기에 형광 염료를 (로다민, rhodamine) 이용하여 입자 외의 영역이 형광을 띄게 한 뒤에 공초점 현미경(confocal microscope)과 전자현미경으로 구형의 콜로이드 결정의 내부 배열을 확인하였다. To confirm that the prepared colloidal crystals have an internal arrangement, a solution having the same refractive index as that of the silica nanoparticles was prepared using a mixed solution of glycerol and water at the same ratio. The fluorescent dyes (rhodamine) were applied to the outside of the particle to confirm the internal arrangement of the spherical colloid crystals by confocal microscope and electron microscope.

도 4의 (a)는 구형의 콜로이드 결정의 공초점 현미경 이미지이고 도 4의 (b)는 반으로 잘린 구형 콜로이드 결정의 전자현미경 이미지이다. Fig. 4 (a) is a confocal microscope image of a spherical colloidal crystal, and Fig. 4 (b) is an electron microscope image of spherical colloidal crystals cut in half.

도 4의 이미지로부터 제작된 구형의 콜로이드 결정이 표면에만 배열을 갖는 것이 아니라, 센터에서부터 표면까지 완전히 배열된(fully crystallized) 형태를 갖는 것을 확인할 수 있다. It can be seen that the spherical colloidal crystals produced from the image of FIG. 4 have a fully crystallized form from the center to the surface, rather than having only an array on the surface.

실시예Example 2 2

실시예 1에서 제조되고 평균 직경이 10㎛ 크기를 가지며 완전히 결정화된 구형의 콜로이드 결정(실시예)과 2006년 논문에 설명된 방식에 의해 제조되고 100℃에서 1시간 내로 증발시켜 동일 직경을 가지며 표면 배열만을 가지는 콜로이드 결정(비교예)의 반사색을 비교하기 위하여 동일한 광원에 대한 반사광을 스펙트로미터를 이용하여 확인하였다. A spherical colloidal crystal (Example) prepared in Example 1 and having a mean diameter of 10 mu m and having a completely crystallized phase was prepared by the method described in the 2006 paper and evaporated at 100 DEG C within 1 hour to have the same diameter, In order to compare the reflection colors of colloidal crystals having only an array (comparative example), reflected light for the same light source was confirmed using a spectrometer.

도 5의 (a)는 실시예 1에 따라 제조된 결정화된 구형의 콜로이드 결정의 SEM 사진과 단면 모사 이미지이고, 도 5의 (b)는 비교예에 의해 제조된 콜로이드 결정의 SEM 사진과 단면 모사 이미지이다. 5 (a) is an SEM photograph and a cross-sectional simulated image of a spherical colloidal crystal prepared according to Example 1, and FIG. 5 (b) is a SEM photograph and a cross-sectional image of a colloidal crystal prepared by a comparative example Image.

반사색은 브래그의 회절법칙에 의하여 입사광의 각도와 배열을 이루는 입자의 크기 등에 영향을 받는다. 반사색을 측정한 결과가 도 6에 예시되어 있다. 실시예에 따른 완전히 결정화된 콜로이드 결정 구조에 의한 반사색 파장인 610nm 영역에서의 반사색의 피크가 비교예에 따른 표면 배열만을 가지는 콜로이드 결정의 반사색 피크에 비해 현저히 큰 것을 알 수 있다. The reflection color is influenced by the angle of the incident light and the size of the particle which is arranged in accordance with Bragg's diffraction law. The result of measuring the reflection color is illustrated in Fig. It can be seen that the peak of the reflection color in the 610 nm region which is the reflection color wavelength by the completely crystallized colloidal crystal structure according to the embodiment is significantly larger than the reflection color peak of the colloidal crystal having only the surface arrangement according to the comparative example.

이는 센터에서부터 표면까지 완전히 결정화된 콜로이드 결정의 경우 브래그의 회절 법칙에 의해 반사되는 빛 들이 서로 보강 간섭되어 그 피크가 더 커지지 때문이다. This is because, in the case of colloidal crystals completely crystallized from the center to the surface, the beams reflected by Bragg's diffraction law interfere with each other and the peaks become larger.

실시예Example 3 3

탄소 전구체로 페놀/포름알데하이드 전구체를 준비하였다. 20wt%의 NaOH 용액에 6.5mmol의 페놀을 NaOH에 용해시킨 20wt%의 페놀 용액과 13 mmol의 포름알데히드가 용해된 36 wt% 의 포름알데하이드 용액을 70 ℃에서 1시간 동안 반응시켰다. 0.6M의 HCl 용액으로 중화시킨 후에 오븐에서 건조시켜서 페놀/포름알데하이드 전구체를 얻었다. 이어서, 에탄올에 페놀/포름알데히드 전구체를 희석하여 80% (v/v) 용액을 수득하였다. 에탄올에 희석한 페놀/포름알데히드 전구체 용액을 구형의 콜로이드 결정에 떨어트려 적신 다음 진공 조건에서 건조하는 방식으로 표면에 코팅하였다. A phenol / formaldehyde precursor was prepared as a carbon precursor. To 20wt% NaOH solution, 20wt% phenol solution in which 6.5mmol of phenol was dissolved in NaOH and 36wt% formaldehyde solution in which 13mmol of formaldehyde was dissolved were reacted at 70 ° C for 1 hour. Neutralized with a 0.6M HCl solution and then dried in an oven to obtain a phenol / formaldehyde precursor. Subsequently, a phenol / formaldehyde precursor was diluted in ethanol to obtain an 80% (v / v) solution. The phenol / formaldehyde precursor solution diluted in ethanol was dropped on the spherical colloidal crystals and wetted, followed by drying under vacuum conditions.

코팅되는 탄소 흡광층의 두께는 사용하는 전구체의 농도와 전구체의 주입량 혹은 건조 이후 전구체를 세척하는 방식으로 제어될 수 있다. 전구체는 100℃ 조건에서 하루 정도 반응시켜 가교시키고, 전구체가 코팅된 콜로이드 결정을 불활성 기체 조건에서 고온(700℃)에서 소결하여 표면에 탄소층이 도입된 구형의 콜로이드 결정을 제작하였다. 이러한 탄소 코팅 방식은 콜로이드 결정에 균일한 탄소층을 도입하면서도 완전히 배열되어 있는 콜로이드 결정의 구조에 영향을 끼치지 않는 유리한 방식이다. The thickness of the carbon absorbent layer to be coated can be controlled by the concentration of the precursor used and the amount of precursor injected or by washing the precursor after drying. The precursor was reacted for one day at 100 ℃ for crosslinking, and the colloidal crystals coated with the precursor were sintered at high temperature (700 ℃) under an inert gas condition to prepare spherical colloidal crystals having a carbon layer on the surface. This carbon coating method is an advantageous method that does not affect the structure of the colloidal crystals that are completely arranged while introducing a uniform carbon layer into the colloidal crystals.

도 7은 탄소 코팅된 콜로이드 결정의 EDX(Energy Dispersive X-ray) 이미지이다. EDX 맵핑 결과 내부는 성분이 Si으로 확인되었으며, 외부 표면층의 대부분은 C 성분으로 확인되었다. 7 is an EDX (Energy Dispersive X-ray) image of a carbon-coated colloidal crystal. As a result of EDX mapping, the component was identified as Si and most of the outer surface layer was identified as C component.

실시예Example 4 4

탄소 코팅된 콜로이드 결정의 광특성의 변화를 확인하기 위하여 실시예 1에서 제조한 탄소 코팅층 형성 전의 콜로이드 결정과 실시예 3에서 제조한 탄소 코팅층 형성 후의 콜로이드 결정에 대해 동일한 광원에서 반사광을 스펙트로미터를 이용하여 측정하였다. In order to confirm the change in the optical characteristics of the carbon-coated colloidal crystal, the colloidal crystals before the carbon coating layer formed in Example 1 and the colloidal crystals after the carbon coating layer formed in Example 3 were irradiated with the reflected light from the same light source using a spectrometer Respectively.

측정 결과가 도 8에 예시되어 있다. 도 8의 (a)에 예시되어 있는 바와 같이 광대역 흡광층인 탄소 코팅층이 없는 경우 대비 광대역 흡광층인 탄소 코팅층이 있는 경우 전체 파장 영역에서 반사율의 감소가 나타난다. 이는 탄소 코팅층이 전 가시광선 파장 영역에서 빛을 흡수하는 효과에 의한 것이다. 따라서, 탄소 코팅층을 도입할 경우 탄소 코팅층이 불필요한 영역에서의 반사를 최소화시키기 때문에 콜로이드 결정의 구조에 의한 반사색이 강조될 수 있게 된다. The measurement results are illustrated in Fig. As shown in FIG. 8 (a), in the case where there is no carbon coating layer as the broadband light absorbing layer, the reflectance decreases in the entire wavelength region when the carbon coating layer as the contrast broadband light absorbing layer is present. This is due to the effect of the carbon coating layer absorbing light in the full-wave-range wavelength region. Therefore, when the carbon coating layer is introduced, the reflection color due to the structure of the colloidal crystal can be emphasized since the reflection at the unnecessary region of the carbon coating layer is minimized.

도 8의 (b)는 카본 테이프 위에 부착된 구형의 콜로이드 결정의 디지털 이미지이다. 도 8의 (b)에 예시되어 잇는 바와 같이, 탄소 코팅층 도입 전(위)에는 전체 파장 영역에서 나타나는 15% 수준의 반사율에 의해서 전반적으로 흰 빛을 나타내는 것을 확인할 수 있는 반면, 탄소 코팅층 도입 후(아래)에는 구조에 의한 반사색(적색) 파장 이외의 파장에서의 반사율이 7% 수준으로 감소하기는 하나 구조에 의한 반사색(적색)은 반사율이 20% 이상으로 반사율이 상대적으로 강조되기 때문에 보다 더 선명한 붉은색을 나타내는 것을 확인할 수 있다. 따라서, 완전히 배열된 콜로이드 결정에 추가적으로 광대역 흡광층인 탄소 코팅층을 도입함으로써, 고반사율을 보이는 콜로이드 결정을 제작할 수 있다. 따라서, 콜로이드 결정의 광 안료(photonic pigment)로의 적용 가능성을 높일 수 있다. Figure 8 (b) is a digital image of a spherical colloidal crystal deposited on a carbon tape. As shown in FIG. 8 (b), it can be seen that before the carbon coating layer is introduced (on), white light generally appears due to the reflectance of about 15% in the entire wavelength range. On the other hand, The reflectance at the wavelength other than the reflection (red) wavelength by the structure is reduced to 7% level, but the reflectance by the structure (red) is more than 20% It can be confirmed that it shows a brighter red color. Therefore, a colloidal crystal having a high reflectance can be produced by introducing a carbon coating layer, which is a broadband light absorbing layer, in addition to the colloidal crystals that are completely arranged. Therefore, the possibility of application of the colloidal crystal to the photonic pigment can be enhanced.

실시예Example 5 5

사용한 실리카 나노입자를 각각 280nm, 230nm, 및 180nm 로 달리하되 나머지 방법을 실시예 1과 동일하게 진행하여 구형의 콜로이드 결정을 각각 수득하였다. 수득된 콜로이드 결정들에 대해서 각각 반사광을 스펙트로미터를 이용하여 확인하였다. 그 결과가 도 9에 예시되어 있다. The silica nanoparticles used were changed to 280 nm, 230 nm, and 180 nm, respectively, and the remaining processes were carried out in the same manner as in Example 1 to obtain spherical colloidal crystals. The obtained colloidal crystals were confirmed by reflection spectroscopy using a spectrometer. The results are illustrated in FIG.

280nm 크기의 나노입자로 제조된 콜로이드 결정은 적색을, 230nm 크기의 나노입자로 제조된 콜로이드 결정은 녹색을, 180nm 크기의 나노입자로 제조된 콜로이드 결정은 청색 피크를 각각 나타내었으며, 육안으로도 그 색을 확인할 수 있다. 이로부터 나노입자의 사이즈를 달리함으로서 콜로이드 결정을 반사색을 다르게 구현할 수 있음을 알 수 있다. Colloidal crystals made of nanoparticles of 280 nm in size showed red color, colloidal crystals made of nanoparticles of 230 nm size showed green, and colloidal crystals made of 180 nm nanoparticles showed blue peak. You can check the color. From this, it can be seen that the colloidal crystals can be implemented differently in the reflection color by varying the size of the nanoparticles.

발명의 특정한 실시예가 설명되고 도시되었지만 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 일이다. 따라서, 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 기술적 사상이나 관점으로부터 개별적으로 이해되어서는 안되며, 변형된 실시예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.Although specific embodiments of the invention have been illustrated and described, it is to be understood that the invention is not to be limited to the disclosed embodiments, but that various modifications and variations can be made therein without departing from the spirit and scope of the invention, . Accordingly, it should be understood that such modifications or alterations should not be understood individually from the technical spirit and viewpoint of the present invention, and that modified embodiments fall within the scope of the claims of the present invention.

Claims (16)

다수의 나노입자들이 센터에서 표면까지 완전히 결정화되어 배열되고, 평균 직경이 5~90㎛ 인 구형의 완전히 결정화된 콜로이드 결정으로,
상기 완전히 결정화된 콜로이드 결정의 표면에 광대역 흡광층을 포함하는 콜로이드 결정
Spherical, fully crystallized colloidal crystals in which many nanoparticles are completely crystallized from the center to the surface and are arranged in an average diameter of 5 to 90 μm,
A colloidal crystal containing a broadband light absorbing layer on the surface of the fully crystallized colloidal crystal
제1 항에 있어서,
상기 나노입자는 친수성 나노입자인 구형의 콜로이드 결정.
The method according to claim 1,
The nanoparticles are spherical colloidal crystals which are hydrophilic nanoparticles.
삭제delete 제1 항에 있어서,
상기 광대역 흡광층의 두께는 5~20nm인 콜로이드 결정.
The method according to claim 1,
Wherein the broad band light absorbing layer has a thickness of 5 to 20 nm.
제1 항에 있어서,
상기 콜로이드 결정 구조에 의한 반사색 파장 이외의 파장에서의 반사율이 7% 이하인 콜로이드 결정.
The method according to claim 1,
Wherein the colloidal crystal structure has a reflectance of 7% or less at a wavelength other than the reflection wavelength.
제1 항에 있어서,
상기 콜로이드 결정 구조에 의한 반사색 파장에서의 반사율이 20% 이상인 콜로이드 결정.
The method according to claim 1,
Wherein the colloidal crystal structure has a reflectance of 20% or more at a reflection wavelength.
제1 항에 있어서,
상기 나노입자의 평균 크기는 160~300nm인 콜로이드 결정.
The method according to claim 1,
Wherein the nanoparticles have an average size of 160 to 300 nm.
제1 항, 제2 항, 제4 항, 제5 항, 및 제7 항 중 어느 한 항에 따른 콜로이드 결정을 포함하는 광 안료. An optical pigment comprising a colloidal crystal according to any one of claims 1, 2, 4, 5, and 7. 친수성 나노입자들이 분산된 수상 액적들이 오일 연속상에 분산되어 있는 유중수형 에멀젼(water in oil type emulsion)을 제공하고,
상기 액적의 수상 용매를 건조시키되, 상기 오일 연속상에 수용액 또는 물을 포화시킨 후 상기 수상 용매의 끓는점 이하의 온도로 24시간 이상 가열하여 상기 다수의 친수성 나노입자들이 센터에서 표면까지 완전히 결정화되도록 하여 평균 직경이 5~ 90㎛ 인 완전히 결정화된 구형의 콜로이드 결정을 수득하는 것을 포함하는 구형의 콜로이드 결정 제조 방법.
There is provided a water in oil type emulsion in which water droplets in which hydrophilic nanoparticles are dispersed are dispersed in an oil continuous phase,
The aqueous solution or water is saturated with the continuous oil phase, and then heated at a temperature not higher than the boiling point of the aqueous solvent for 24 hours or more to completely crystallize the hydrophilic nanoparticles from the center to the surface Thereby obtaining a fully crystallized spherical colloidal crystal having an average diameter of 5 to 90 占 퐉.
삭제delete 제9 항에 있어서,
상기 구형의 콜로이드 결정의 표면에 광대역 흡광층을 형성하는 것을 더 포함하는 구형의 콜로이드 결정 제조 방법.
10. The method of claim 9,
And forming a broad band light absorbing layer on the surface of the spherical colloidal crystal.
제11 항에 있어서,
상기 광대역 흡광층은 탄소 전구체 용액을 상기 콜로이드 결정에 떨어트려 적시고, 진공 조건에서 건조하여 형성하거나,
카본 나노입자 분산액을 콜로이드 결정에 떨어뜨려 침투시켜 형성하는 구형의 콜로이드 결정 제조 방법.
12. The method of claim 11,
The broadband light absorbing layer is formed by dropping a carbon precursor solution on the colloidal crystal and drying it under a vacuum condition,
A method for producing a spherical colloidal crystal by forming a dispersion of carbon nanoparticles on a colloidal crystal by impregnation.
제11 항에 있어서,
상기 광대역 흡광층은 5~20nm 두께로 형성하는 구형의 콜로이드 결정 제조 방법.
12. The method of claim 11,
Wherein the broadband light absorbing layer is formed to a thickness of 5 to 20 nm.
제11 항에 있어서,
상기 콜로이드 결정 구조에 의한 반사색 파장 이외의 파장에서의 반사율이 7% 이하가 되도록 상기 광대역 흡광층을 형성하는 구형의 콜로이드 결정 제조 방법.
12. The method of claim 11,
Wherein the broadband light absorbing layer is formed such that the reflectance at a wavelength other than the reflection wavelength by the colloidal crystal structure is 7% or less.
제11 항에 있어서,
상기 콜로이드 결정 구조에 의한 반사색 파장에서의 반사율이 20% 이상이 되도록 상기 광대역 흡광층을 형성하는 구형의 콜로이드 결정 제조 방법.
12. The method of claim 11,
Wherein the broadband light absorbing layer is formed such that the reflectance at a reflection wavelength by the colloidal crystal structure is 20% or more.
제9 항에 있어서,
상기 친수성 나노입자의 평균 크기는 160~300nm인 구형의 콜로이드 결정 제조 방법.
10. The method of claim 9,
Wherein the hydrophilic nanoparticles have an average size of 160 to 300 nm.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20120029752A (en) * 2010-09-17 2012-03-27 서강대학교산학협력단 Spherical porous carbon structure and producing method of the same
KR20130030897A (en) * 2011-09-20 2013-03-28 서강대학교산학협력단 Dye-sensitized solar cell including scattering layer containing colloid crystal, and preparing method of the same

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20120029752A (en) * 2010-09-17 2012-03-27 서강대학교산학협력단 Spherical porous carbon structure and producing method of the same
KR20130030897A (en) * 2011-09-20 2013-03-28 서강대학교산학협력단 Dye-sensitized solar cell including scattering layer containing colloid crystal, and preparing method of the same

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