KR102173712B1 - 전자적으로 비편재화된 카바메이트 유도체를 이용한 발광 나노결정체 - Google Patents

전자적으로 비편재화된 카바메이트 유도체를 이용한 발광 나노결정체 Download PDF

Info

Publication number
KR102173712B1
KR102173712B1 KR1020180079441A KR20180079441A KR102173712B1 KR 102173712 B1 KR102173712 B1 KR 102173712B1 KR 1020180079441 A KR1020180079441 A KR 1020180079441A KR 20180079441 A KR20180079441 A KR 20180079441A KR 102173712 B1 KR102173712 B1 KR 102173712B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
group
nanocrystals
carbamate
nanocrystal
light
Prior art date
Application number
KR1020180079441A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20200005884A (ko
Inventor
김장섭
이칠원
한관영
Original Assignee
단국대학교 천안캠퍼스 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 단국대학교 천안캠퍼스 산학협력단 filed Critical 단국대학교 천안캠퍼스 산학협력단
Priority to KR1020180079441A priority Critical patent/KR102173712B1/ko
Priority to PCT/KR2019/005991 priority patent/WO2020013438A1/ko
Publication of KR20200005884A publication Critical patent/KR20200005884A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102173712B1 publication Critical patent/KR102173712B1/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/02—Use of particular materials as binders, particle coatings or suspension media therefor
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/08—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/08—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials
    • C09K11/88—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing selenium, tellurium or unspecified chalcogen elements
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/08—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials
    • C09K11/88—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing selenium, tellurium or unspecified chalcogen elements
    • C09K11/881—Chalcogenides
    • C09K11/883—Chalcogenides with zinc or cadmium

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Electroluminescent Light Sources (AREA)

Abstract

본 발명은 발광 나노결정체에 관한 것으로, 배위 능력이 강하고 전기적으로 공명구조를 갖는 카바메이트 리간드를 치환함으로써, 엑시톤의 보어 반지름 크기를 조절하여 나노결정체의 크기를 정밀하게 제어할 수 있는 전자적으로 비편재화된 카바메이트 유도체를 이용한 발광 나노결정체에 관한 것이다.

Description

전자적으로 비편재화된 카바메이트 유도체를 이용한 발광 나노결정체{A light emitting nanocrystal using an electronically delocalized carbamate derivative}
본 발명은 발광 나노결정체에 관한 것으로, 보다 상세하게는 배위 능력이 강하고 전기적으로 공명구조를 갖는 카바메이트 리간드를 치환함으로써, 나노결정체의 크기를 정밀하게 제어할 수 있는 전자적으로 비편재화된 카바메이트 유도체를 이용한 발광 나노결정체에 관한 것이다.
나노결정체 물질은 무기물 반도체 소재로 이루어진 수 나노 크기의 반도체 결정체로서, 핵심부(core), 껍질부(shell)와 유기용매에 대한 용해도를 높이기 위해 나노결정체의 껍질부 표면에 유기 물질인 리간드(ligand)가 결합되어 있는 구조로 이루어져 있다. 나노결정체 물질은 일반적으로 크기에 따라 가전자대(valence band)와 전도대(conduction band) 사이의 에너지 밴드 갭(bandgap, Eg)이 변하는 특징을 가지고 있다. 또한 나노결정체 물질은 우수한 흡수 계수, 높은 전자 이동도, 입자 크기 조절에 따른 발광 파장 조절 기능 등 여러 가지 재료적인 장점을 가지고 있다. 특히 나노결정체 물질은 발광 핵심 주체가 유기물질이 아닌 무기물질이기 때문에 광안정성이 우수한 차세대 표시소자 재료로서 각광을 받고 있다.
나노경정체의 크기는 결정체가 만들어지는 반응 온도 및 시간에 의해 결정되는데, 예를 들어 녹색 발광 빛을 내는 InPZnS 나노결정체는 150도 반응 온도 및 30분 반응 시간 조건에서 만들어지며, 적색 발광 빛은 방출하는 InPZnS 나노결정체는 210도 반응 온도 및 1시간 반응 시간 조건에서 만들어 진다. 이때 만들어진 녹색과 적색의 InPZnS 나노결정체의 크기는 각각 3.31 ± 0.22nm와 3.83 ± 0.22nm으로서 크기 차이가 평균 0.5nm 밖에 나지 않는다. 나노결정체 물질은 크기 변화에 의해 방출되는 빛의 파장이 큰 폭으로 변하기 때문에 나노결정체 크기 조절만으로 미세하게 방출 빛 파장을 제어하기에는 많은 어려움이 따르고 있다.
이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 배위 능력이 강하고 전기적으로 공명구조를 갖는 카바메이트 리간드를 치환함으로써, 에너지 전이에 따라 형성된 엑시톤의 활동 영역이 나노결정체뿐만 아니라 리간드로 확대되어, 나노결정체가 커지는 효과를 얻을 수 있는 전자적으로 비편재화된 카바메이트 유도체를 이용한 발광 나노결정체를 제공하는데 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 핵심부(Core), 껍질부(Shell) 및 상기 껍질부(Shell) 표면에 결합된 리간드(Ligand)로 구성되는 발광 나노결정체에 있어서, 상기 리간드는 전기적으로 공명구조를 가지고 있는 것으로, 하기 화학식 1의 카바메이트 유도체이고, 상기 카바메이트 유도체에 따라 나노결정체의 크기가 결정되어 방출 빛의 파장을 조절하는 것을 특징으로 하는 전자적으로 비편재화된 카바메이트 유도체를 이용한 발광 나노결정체가 제공될 수 있다.
[화학식 1]
Figure 112018067331980-pat00001
[화학식 2]
Figure 112018067331980-pat00002
상기 식에서, R1 및 R2는 각각 수소, 알킬(alkyl) 그룹, 알케닐(alkenyl) 그룹, 알키닐(alkynyl) 그룹 또는 아릴(aryl) 그룹이고, X1 및 X2는 각각 O, S, Se 또는 Te이고, M은 주족금속, 비금속 또는 전이금속이고, n은 1 내지 8의 정수이며, m은 0 내지 18의 정수이다.
본 발명의 일 실시형태에서, M은, 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속인 것을 특징으로 하는 전자적으로 비편재화된 카바메이트 유도체를 이용한 발광 나노결정체가 제공될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 알칼리 금속은 H, Li, Na 또는 K 이고, 알칼리 토금속은 Be, Mg 또는 Ca 인 것을 특징으로 하는 전자적으로 비편재화된 카바메이트 유도체를 이용한 발광 나노결정체가 제공될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 화학식 2와 같이 R1 및 R2이 서로 연결된 고리형 포화 또는 불포화 탄화수소인 것을 특징으로 하는 전자적으로 비편재화된 카바메이트 유도체를 이용한 발광 나노결정체가 제공될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 알킬(alkyl) 그룹, 알케닐(alkenyl) 그룹, 알키닐(alkynyl) 그룹 또는 아릴(aryl) 그룹은, 하나 이상의 수소가 전기적 특성 및 입체적인 특성을 부여하는 -NR, -NHR, -NH3, -OR, -CH3, -CF3, -CCl3, -CN, -NO2, -COR 및 -CONH2로 구성된 군으로부터 선택된 하나로 치환되고, 상기 식에서 R은 각각 수소, 알킬(alkyl) 그룹, 아케닐(alkenyl) 그룹, 알키닐(alkynyl) 그룹 또는 아릴(aryl) 그룹인 것을 특징으로 하는 전자적으로 비편재화된 카바메이트 유도체를 이용한 발광 나노결정체가 제공될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 핵심부 및 껍질부는 각각, CdS, CdSe, CdTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, PbS, PbSe, PbTe, InP, InAs GaP, InGaP, AgGaS2, AgGaSe2, AgGaTe2, AgInS2, AgInSe2, AgInTe2, CuInS2, CuInSe2, CuInTe2, CuGaS2, CuGaSe2 및 CuGaTe2로 구성된 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 전자적으로 비편재화된 카바메이트 유도체를 이용한 발광 나노결정체가 제공될 수 있다.
본 발명에 의한 전자적으로 비편재화된 카바메이트 유도체를 이용한 발광 나노결정체는 결합되는 원소나 기능기에 따라 방출 파장을 정밀하게 제어할 수 있다.
본 발명에 의한 전자적으로 비편재화된 카바메이트 유도체를 이용한 발광 나노결정체는 특정 유해물질을 규제(RoHS, Restriction of Hazardous Substances)하는 정책을 만족하는 비 Cd 계열의 나노결정체 적용이 가능하다.
본 발명에 의한 전자적으로 비편재화된 카바메이트 유도체를 이용한 발광 나노결정체는 리간드의 전기적 특성 조절이 가능하여 디스플레이 뿐 아니라 태양전지에도 적용이 가능하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 리간드가 나노결정체 표면에 치환되는 것을 나타내는 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 파라-톨루이딘다이사이오카바메이트로 치환된 나노결정체의 형광 스펙트럼이 변화되는 것을 나타내는 개략도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 노말헥실아닐린카바메이트로 치환된 나노결정체의 형광 스펙트럼이 변화되는 것을 나타내는 개략도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 4-트리플루오르메틸아닐린카바메이트로 치환된 나노결정체의 형광 스펙트럼이 변화되는 것을 나타내는 개략도이다.
첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 의한 전자적으로 비편재화된 카바메이트 유도체를 이용한 발광 나노결정체에 대하여 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하거나, 개략적인 구성을 이해하기 위하여 실제보다 축소하여 도시한 것이다.
또한, 제1 및 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 한편, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
나노결정체 물질을 나노미터 크기로 줄이면 전자 및 홀의 움직임이 공간적으로 제한받게 되어 양자역학적 현상에 의해 벌크 반도체와 다른 독특한 에너지구조 및 광학적 특성을 보여준다. 나노결정체의 가전자대와 전도대에서 형성된 엑시톤(exciton, electron-hole pair)의 보어 반지름(Bohr radius) 크기에 따라 나노결정체의 방출 빛 파장이 결정되기 때문에 가전자대와 전도대 사이의 에너지 밴드 갭 조절로 나노결정체에서 방출되는 빛 파장 조절이 가능하다.
나노결정체 물질의 코어의 크기가 작아질수록 양자 구속효과(quantum confinement effect)로 전도대와 가전자대의 불연속 에너지준위가 높아져(에너지 밴드 갭이 커짐) 청색 파장대의 빛(blue shift)을 방출하며, 반대로 코어의 지름이 커지면 불연속 에너지 준위가 낮아져(에너지 밴드 갭이 작아짐) 장파장 빛(bathochromic shift)을 방출한다. 즉, 나노결정체 물질은 일반적인 형광재료와 달리 입자 크기 변화로 방출 빛의 파장 조절이 가능하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 리간드가 나노결정체 표면에 치환되는 것을 나타내는 개략도이다.
본 발명은 나노결정체 물질의 발광 색을 조절하는 기술에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 의한 발광 나노결정체는, 핵심부(Core), 껍질부(Shell) 및 상기 껍질부(Shell) 표면에 결합된 리간드(Ligand)로 구성되는 발광 나노결정체이고, 상기 리간드는 전기적으로 공명구조를 가지고 있는 것으로, 하기 화학식 1 또는 화학식 2의 카바메이트 유도체이고, 상기 카바메이트 유도체에 따라 나노결정체의 크기가 결정되어 방출 빛의 파장을 조절하는 것을 특징으로 하는 전자적으로 비편재화된 카바메이트 유도체를 이용한 발광 나노결정체이다.
[화학식 1]
Figure 112018067331980-pat00003
[화학식 2]
Figure 112018067331980-pat00004
상기 식에서, R1 및 R2는 각각 수소, 알킬(alkyl) 그룹, 알케닐(alkenyl) 그룹, 알키닐(alkynyl) 그룹 또는 아릴(aryl) 그룹이고, X1 및 X2는 각각 O, S, Se 또는 Te이고, M은 주족금속, 비금속 또는 전이금속이고, n은 1 내지 8의 정수이며, m은 0 내지 18의 정수이다.
M은 양의 산화상태를 가지는 주족금속, 비금속 또는 전이금속일 수 있다. n은 1 내지 8 일 수 있고 M의 산화상태에 따라 결정된다. 예를 들어, M이 H, Li, Na, K 등의 알칼리 금속일 경우 n은 1이며, M이 Be, Mg, Ca 등의 알칼리 토금속 일 경우 n은 2가 된다. n이 2 이상일 경우 카바메이트 유도체는 같거나 다를 수 있다. 또한 화학식 2의 m은 0 내지 18의 정수이고, 0인 경우는 R1과 R2가 직접 연결된 형태이다. 화학식 2는 R1과 R2가 각각 질소 원자와 공유 결합을 형성하는 탄소 원자로써 질소 원자 및 m+2개 탄소로 구성된 고리형 탄화수소(ring hydrocarbone) 그룹을 포함한다. 고리형 탄화수소 그룹은 아릴(aryl)고리로 구성되거나 탄소-탄소 단일 결합, 이중결합, 또는 삼중결합으로 존재한다.
본 명세서에서 사용되는 알킬 그룹은 탄소수 1 내지 50개로 구성된 직쇄형 또는 분지형의 1가 탄화수소를 의미하며, 예를 들어 메틸, 에틸, n-프로필, i-프로필, n-부틸, i-부틸, t-부틸, n-펜틸, n-헥실, n-옥틸, n-데실 등이 포함되나 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에서 사용되는 알케닐 그룹은 하나 이상의 탄소-탄소 이중결합을 갖는 탄소수 2 내지 50개로 구성된 직쇄형 또는 분지형 불포화 탄화수소를 의미하며, 예를 들어 에틸렌일, 프로펜일, 부텐일, 펜텐일 등이 포함되나 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에서 사용되는 알키닐 그룹은 하나 이상의 탄소-탄소 삼중결합을 갖는 탄소수 2 내지 50개로 구성된 직쇄형 또는 분지형 불포화 탄화수소를 의미하며, 예를 들어 아세틸렌일, 프로핀일, 부틴일 등이 포함되나 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에서 사용되는 아릴 그룹은 아로메틱기와 헤테로아로메틱기 및 그들의 부분적으로 환원된 유도체를 모두 포함한다. 상기 아로메틱기는 5 내지 15각형으로 이루어진 단순 또는 융합 고리형이며, 헤테로아로메틱기는 산소, 황 또는 질소를 하나 이상 포함하는 아로메틱기를 의미한다. 대표적인 아릴기의 예로는 페닐, 나프틸, 피리디닐(pyridinyl), 푸라닐(furanyl), 티오페닐(thiophenyl), 인돌릴(indolyl), 퀴놀리닐(quinolinyl), 이미다졸리닐(imidazolinyl), 옥사졸릴(oxazolyl), 티아졸릴(thiazolyl), 테트라히드로나프틸 등이 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명은 나노결정체의 껍질부 표면에 결합된 유기 물질 리간드를 카바메이트 유도체로 치환하면 크기를 통한 종래의 색을 조절하는 방법보다 정교하고 미세하게 발광 색을 쉽게 조절할 수 있다. 나노결정체 표면에 결합된 리간드로 색조절이 가능한 이유는 카바메이트 유도체의 공명구조 특성 때문에 나노결정체에서 형성된 엑시톤의 비편재화(delocalization)가 일어나 결과적으로 나노결정체 크기가 커지는 효과를 얻을 수 있기 때문이다. 즉 리간드 비편재화 특성으로 나노결정체 내부에서 형성된 엑시톤의 보어 반지름이 커지고 결과적으로 나노결정체 모체 대비 장파장(Bathochromic shift) 빛이 방출되는 효과를 얻을 수 있다.
카바메이트 유도체는 다양한 형태의 공명 분자 구조를 갖는 화합물로서 본 발명에서 사용된 카바메이트 유도체는 수소 원자, 알킬(alkyl) 그룹, 알케닐(alkenyl) 그룹, 알키닐(alkynyl) 그룹 또는 아릴(aryl) 그룹 치환체를 갖고 있는 아민(amine) 작용기와 두 개의 6족 원자가 탄소에 결합된 화합물이다. 나노결정체 모체 표면에 결합된 기존 리간드를 카바메이트 유도체로 치환하면(ligand exchange) 나노결정체의 가전자대와 전도대에서 형성된 엑시톤의 보어 반지름 크기가 변하게 되어 가전자대와 전도대 사이의 에너지 밴드 갭이 바뀌게 된다. 그리고 아민 작용기에 결합된 알킬(alkyl) 그룹, 알케닐(alkenyl) 그룹, 알키닐(alkynyl) 그룹 또는 아릴(aryl) 그룹작용기의 전기적 그리고 입체적 특성과 공명구조를 이루는 6족 원자의 특성에 따라 용이하게 나노결정체 물질의 발광 스펙트럼을 조절할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전자적으로 비편재화된 카바메이트 유도체를 이용한 발광 나노결정체에는, 화학식 2와 같이 상기 R1 및 R2이 서로 연결된 고리형 포화 또는 불포화 탄화수소인 것을 특징으로 한다.
R1 및 R2이 서로 연결되는 형태를 통해 전기적인 특성과 입체적인 특성을 다양하게 부여할 수 있다.
하기 화학식 3은 카바메이트 유도체가 다양한 전기적 공명구조를 나타내는 것이다.
[화학식 3]
Figure 112018067331980-pat00005
나노결정체 표면에 전기적으로 공명구조를 가지고 있는 리간드를 결합시키면 에너지 전이에 따라 형성된 엑시톤의 활동 영역이 나노결정체뿐만 아니라 리간드로 확대될 수 있다. 즉 엑시톤의 비편재화가 일어나 나노결정체 크기가 커지는 효과를 얻을 수 있게 된다. 결과적으로 리간드 비편재화 특성에 따라 엑시톤 보어 반지름이 커지게 되어 나노결정체 모체 대비 장파장 빛이 방출되는 효과를 얻을 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 발광 나노결정체는, 나노결정체 모체에 결합된 기존 한자리 리간드를 배위 능력이 뛰어나고 다양한 공명 구조를 갖는 카바메이트 유도체 리간드로 치환하여 나노결정체 물질의 발광 색 조절 기능을 구현한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 발광 나노결정체는, 핵심부 및 껍질부가 각각, CdS, CdSe, CdTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, PbS, PbSe, PbTe, InP, InAs GaP, InGaP, AgGaS2, AgGaSe2, AgGaTe2, AgInS2, AgInSe2, AgInTe2, CuInS2, CuInSe2, CuInTe2, CuGaS2, CuGaSe2 및 CuGaTe2로 구성된 군에서 선택된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 발광 나노결정체는 금속 및 비금속으로 이루어 졌으며 각 족의 나노결정체는 단일 소재로 적용 가능하며, 핵심부와 껍질부로 구성된 이중 및 다중 구조의 나노결정체로도 사용 가능하다. 본 발명의 실시예 1 내지 3에서는 InP 핵심부와 ZnS 껍질부 다중 구조의 나노결정체를 사용하였다.
본 발명의 일 실시예에 따른 발광 나노결정체의 X1 및 X2 은 O, S, Se, Te이고, 이는 동핵 이원자(homonuclear diatomic) 또는 이핵 이원자 (heteronuclear diatom) 형태로 중심 탄소에 결합할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 발광 나노결정체의 알킬(alkyl) 그룹, 알케닐(alkenyl) 그룹, 알키닐(alkynyl) 그룹 또는 아릴(aryl) 그룹은, 하나 이상의 수소가 전기적 특성 및 입체적인 특성을 부여하는 -NR, -NHR, NH3, -OR, -CH3, -CF3, -CCl3, -CN, -NO2, -COR 및 -CONH2로 구성된 군으로부터 선택된 하나로 치환되고, 상기 식에서 R은 각각 수소, 알킬(alkyl) 그룹, 아케닐(alkenyl) 그룹, 알키닐(alkynyl) 그룹 또는 아릴(aryl) 그룹인 것을 특징으로 한다. 이때 -NR, -NHR, NH3, -OR은 전자 주게 그룹(electron donating group)이고, -CF3, -CCl3, -CN, -NO2, -COR, -CONH2 은 전자를 잡아 당기는 그룹(electron withdrawing group)으로써, 발광 나노결정체에 전기적인 특성과 입체적인 특성이 부여할 수 있다. 하기 화학식 4 내지 6은, 본 발명의 일 실시예에 따른 전자적으로 비편재화된 카바메이트 유도체이다.
[화학식 4]
Figure 112018067331980-pat00006
[화학식 5]
Figure 112018067331980-pat00007
[화학식 6]
Figure 112018067331980-pat00008
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 파라-톨루이딘다이사이오카바메이트로 치환된 나노결정체의 형광 스펙트럼이 변화되는 것을 나타내는 개략도이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 나노결정체는 R1은 H이고, R2는 아릴(aryl) 그룹이고, 상기 아릴 그룹의 수소가 -CH3로 치환된 것을 특징으로 한다.
실시예 1 :
파라-톨루이딘다이사이오카바메이트 산(p-toluidinedithiocarbamate acid) 2.75g (15mmol)과 클로로포름 5ml를 원넥 유리 플라스크에 넣는다. 위 용액에 5ml 클로로포름 용해된 InPZnS(Oleylamine) 나노결정체 263mg을 적가한 후 4시간 동안 반응 시킨다. 반응이 끝난 용액에 메탄올 20mL를 넣어 주황색 고체를 침전시킨다. 침전된 주황색 고체는 원심 분리기로 이용하여 용액으로부터 분리한다. 분리된 주황색 고체는 크로로포름에 다시 녹이고 메탄올로 침전시켜 순수한 고체 성분만을 분리하고 정제한다. 정제된 고체를 진공 건조하면 83mg의 주황색 나노결정체를 얻을 수 있다. InPZnS(oleylamine) 나노결정체와 파라-톨루이딘다이사이오카바메이트로 치환된 InPZnS 나노 결정체의 형광 스펙트럼(photoluminescence)은 리간드 치환 후 방출 파장이 장파장 쪽으로 22nm 조절되었다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 노말헥실아닐린카바메이트로 치환된 나노결정체의 형광 스펙트럼이 변화되는 것을 나타내는 개략도이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 나노결정체는 R1은 알킬(alkyl) 그룹이고, R2는 아릴(aryl) 그룹이고, 상기 알킬 그룹은 -C6H13 이고, 상기 아릴 그룹은 -C6H5 인 것을 특징으로 한다.
실시예 2 :
노말헥실아닐린카바메이트 산(n-hexylanilinedithiocarbamate acid) 1.9g (7.5mmol)과 클로로포름 5ml를 원넥 유리 플라스크에 넣는다. 위 용액에 5ml 클로로포름 용해된 InPZnS(Oleylamine) 나노결정체 127mg을 적가한 후 4시간 동안 반응 시킨다. 반응이 끝난 용액에 메탄올 20mL를 넣어 주황색 고체를 침전시킨다. 침전된 주황색 고체는 원심 분리기로 이용하여 용액으로부터 분리한다. 분리된 주황색 고체는 크로로포름에 다시 녹이고 메탄올로 침전시켜 순수한 고체 성분만을 분리하고 정제한다. 정제된 고체를 진공 건조하면 80mg의 주황색 나노결정체를 얻을 수 있다. InPZnS(oleylamine) 나노결정체와 노말헥실아닐린카바메이트로 치환된 InPZnS 나노 결정체의 형광 스펙트럼(photoluminescence)은 리간드 치환 후 방출 파장이 장파장 쪽으로 19nm 조절되었다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 4-트리플루오르메틸아닐린카바메이트로 치환된 나노결정체의 형광 스펙트럼이 변화되는 것을 나타내는 개략도이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 나노결정체는 R1은 H이고, R2는 아릴(aryl) 그룹이고, 상기 아릴 그룹의 수소가 -CF3로 치환된 것을 특징으로 한다.
실시예 3 :
4-트리플루오르메틸아닐린카바메이트 산(4-trifluoromethylanilinedithio carbamate acid) 1.47g (6.2mmol)를 원넥 유리 플라스크에 넣는다. 위 용액에 5ml 클로로포름 용해된 InPZnS(Oleylamine) 나노결정체 113mg을 적가한 후 4시간 동안 반응 시킨다. 반응이 끝난 용액에 메탄올 20mL를 넣어 주황색 고체를 침전시킨다. 침전된 주황색 고체는 원심 분리기로 이용하여 용액으로부터 분리한다. 분리된 주황색 고체는 크로로포름에 다시 녹이고 메탄올로 침전시켜 순수한 고체 성분만을 분리하고 정제한다. 정제된 고체를 진공 건조하면 102mg의 주황색 나노결정체를 얻을 수 있다. InPZnS(oleylamine) 나노결정체와 4-트리플루오르메틸아닐린카바메이트 치환된 InPZnS 나노 결정체의 형광 스펙트럼(photoluminescence)은 리간드 치환 후 방출 파장이 장파장 쪽으로 8nm 조절되었다.
상기에서는 본 발명에 따른 실시예를 기준으로 본 발명의 구성과 특징을 설명하였으나 본 발명은 이에 한정하지 않으며, 본 발명의 사상과 범위 내에서 다양하게 변경 또는 변형할 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자에게 명백한 것이며, 따라서 이와 같은 변경 또는 변형은 첨부된 특허청구범위에 속함을 밝혀둔다.

Claims (9)

  1. 핵심부(Core), 껍질부(Shell) 및 상기 껍질부(Shell) 표면에 결합된 리간드(Ligand)로 구성되는 발광 나노결정체에 있어서,
    상기 리간드는 전기적으로 공명구조를 가지고 있는 것으로, 하기 화학식 2의 카바메이트 유도체이고,
    상기 화학식 2의 R1 및 R2가 서로 연결된 고리형 포화 탄화수소 또는 고리형 불포화 탄화수소이고,
    상기 카바메이트 유도체에 따라 나노결정체의 크기가 결정되어 방출 빛의 파장을 조절하는 것을 특징으로 하는 전자적으로 비편재화된 카바메이트 유도체를 이용한 발광 나노결정체. :

    [화학식 2]
    Figure 112020077790253-pat00010

    상기 식에서, R1 및 R2는 각각 알킬(alkyl) 그룹, 알케닐(alkenyl) 그룹, 알키닐(alkynyl) 그룹 또는 아릴(aryl) 그룹이고,
    X1 및 X2는 각각 O, S, Se 또는 Te이고,
    M은 주족금속, 비금속 또는 전이금속이고,
    n은 1 내지 8의 정수이며,
    m은 0 내지 18의 정수이다.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 M은, H, 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속인 것을 특징으로 하는 전자적으로 비편재화된 카바메이트 유도체를 이용한 발광 나노결정체.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 알칼리 금속은 Li, Na 또는 K 이고, 상기 알칼리 토금속은 Be, Mg 또는 Ca 인 것을 특징으로 하는 전자적으로 비편재화된 카바메이트 유도체를 이용한 발광 나노결정체.
  4. 삭제
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 알킬(alkyl) 그룹, 알케닐(alkenyl) 그룹, 알키닐(alkynyl) 그룹 및 아릴(aryl) 그룹은,
    하나 이상의 수소가 전기적 특성 및 입체적인 특성을 부여하는 -NR, -NHR, NH3, -OR, -CH3, -CF3, -CCl3, -CN, -NO2, -COR 및 -CONH2로 구성된 군으로부터 선택된 하나로 치환되고, 상기 식에서 R은 각각 수소, 알킬(alkyl) 그룹, 아케닐(alkenyl) 그룹, 알키닐(alkynyl) 그룹 또는 아릴(aryl) 그룹인 것을 특징으로 하는 전자적으로 비편재화된 카바메이트 유도체를 이용한 발광 나노결정체.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 핵심부 및 껍질부는 각각,
    CdS, CdSe, CdTe, ZnS, ZnSe, ZnTe, PbS, PbSe, PbTe, InP, InAs GaP, InGaP, AgGaS2, AgGaSe2, AgGaTe2, AgInS2, AgInSe2, AgInTe2, CuInS2, CuInSe2, CuInTe2, CuGaS2, CuGaSe2 및 CuGaTe2로 구성된 군에서 선택되는 것을 포함하는 전자적으로 비편재화된 카바메이트 유도체를 이용한 발광 나노결정체.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
KR1020180079441A 2018-07-09 2018-07-09 전자적으로 비편재화된 카바메이트 유도체를 이용한 발광 나노결정체 KR102173712B1 (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180079441A KR102173712B1 (ko) 2018-07-09 2018-07-09 전자적으로 비편재화된 카바메이트 유도체를 이용한 발광 나노결정체
PCT/KR2019/005991 WO2020013438A1 (ko) 2018-07-09 2019-05-20 전자적으로 비편재화된 카바메이트 유도체를 이용한 발광 나노결정체

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180079441A KR102173712B1 (ko) 2018-07-09 2018-07-09 전자적으로 비편재화된 카바메이트 유도체를 이용한 발광 나노결정체

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20200005884A KR20200005884A (ko) 2020-01-17
KR102173712B1 true KR102173712B1 (ko) 2020-11-03

Family

ID=69142402

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180079441A KR102173712B1 (ko) 2018-07-09 2018-07-09 전자적으로 비편재화된 카바메이트 유도체를 이용한 발광 나노결정체

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR102173712B1 (ko)
WO (1) WO2020013438A1 (ko)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102564200B1 (ko) * 2020-10-15 2023-08-08 단국대학교 천안캠퍼스 산학협력단 양자점, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 qd-led 소자
KR102618858B1 (ko) * 2020-12-08 2023-12-28 단국대학교 천안캠퍼스 산학협력단 나노결정체 제조방법, 나노결정체 제조용 조성물, 및 이에 의해 제조된 나노결정체

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9666768B2 (en) * 2014-02-07 2017-05-30 Nanoco Technologies Ltd. Quantum dot nanoparticles having enhanced stability and luminescence efficiency
KR101746336B1 (ko) * 2016-03-29 2017-06-13 포항공과대학교 산학협력단 금속 할라이드 페로브스카이트 나노결정입자 크기 조절방법 및 이를 이용한 광전자 소자
US11421151B2 (en) * 2016-11-25 2022-08-23 Samsung Electronics Co., Ltd. Light emitting device and display device including quantum dot

Also Published As

Publication number Publication date
WO2020013438A1 (ko) 2020-01-16
KR20200005884A (ko) 2020-01-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7335710B2 (ja) 電界発光素子及びこれを含む表示装置
JP6237619B2 (ja) 有機エレクトロルミネッセンス素子及び有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法
Yoon et al. Synthesis and characterization of green Zn–Ag–In–S and red Zn–Cu–In–S quantum dots for ultrahigh color quality of down-converted white LEDs
Cho et al. Highly efficient blue-emitting CdSe-derived core/shell gradient alloy quantum dots with improved photoluminescent quantum yield and enhanced photostability
Liu et al. Halide perovskite nanocrystals for next‐generation optoelectronics
CN102916097B (zh) 一种电致发光器件
JP2009527099A (ja) 白色発光デバイス
US9236572B2 (en) Enhancement of light emission quantum yield in treated broad spectrum nanocrystals
JP6729554B2 (ja) 組成物及びそれを含有する光学機能性膜
KR102173712B1 (ko) 전자적으로 비편재화된 카바메이트 유도체를 이용한 발광 나노결정체
Li et al. I-III-VI chalcogenide semiconductor nanocrystals: Synthesis, properties, and applications
Ilaiyaraja et al. Synthesis of Cu-deficient and Zn-graded Cu–In–Zn–S quantum dots and hybrid inorganic–organic nanophosphor composite for white light emission
JP2011524064A (ja) 量子閉じ込め半導体ナノ粒子を含有する固体照明装置
KR20180006373A (ko) 코어-셸 나노플레이트릿 필름 및 이를 사용하는 디스플레이 디바이스
KR20110083718A (ko) 형광성 나노입자, 그 제조방법 및 생물학 마킹에서의 이용방법
TW202025534A (zh) 電致發光顯示裝置及其製造方法
CN106257703A (zh) 一种包含有金属纳米团簇的电致发光器件
JP2009199738A (ja) 有機・無機ハイブリッド型電界発光素子
KR101877469B1 (ko) 나노 입자 복합체 및 이의 제조방법
WO2009081918A1 (ja) 有機・無機ハイブリッド型電界発光素子
KR102618858B1 (ko) 나노결정체 제조방법, 나노결정체 제조용 조성물, 및 이에 의해 제조된 나노결정체
Cao et al. Full‐visible spectrum emitting Zn–In–S: Cu/ZnS nanocrystals based on varying Cu concentrations and its application in white LEDs
KR20220159076A (ko) 양자점 및 이의 제조방법
KR101967058B1 (ko) 비카드뮴계 발광 입자
KR20220081443A (ko) 나노결정체 제조방법, 나노결정체 제조용 조성물, 및 이에 의해 제조된 나노결정체

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
AMND Amendment
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
X701 Decision to grant (after re-examination)
GRNT Written decision to grant