KR20070044623A - Self-assembly of colloidal particles in confined geometry induced by microwave - Google Patents

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Abstract

본 발명은 마이크로파를 이용하여 액적의 물을 제거하는 것에 의해 액적의 내부에 존재하는 수백㎚ 수준의 입자들을 자기조립 시키고, 그 결과 구형 콜로이드 결정을 제조하는 콜로이드 자기조립법, 이를 이용하여 패턴 위에 수분산(aqueous) 콜로이드 입자를 도입하고, 그 위를 오일로 덮어준 후에 마이크로 웨이브를 이용하여 제어된 콜로이드 결정의 선 패턴, 즉 광결정 패턴을 제조하는 광결정 패턴 제조방법 및 같은 방법으로 수백㎚ 수준의 고분자 입자와 무기물 나노 입자를 함께 사용하여 결정을 제조하고, 고분자를 선택적으로 제거하여 역전된 구조의 구형 광결정을 제조하는 광결정 제조방법에 관한 것이다. 특히 본 발명에서 제안하는 결정은 입자의 크기가 200~300㎚ 수준일 때 브래그 산란(Bragg diffraction)에 의하여 광결정으로써 광학적 특성을 보인다.The present invention is a colloidal self-assembly method for self-assembly of particles of several hundred nm level present inside the droplet by removing the water of the droplet by using a microwave, thereby producing a spherical colloidal crystal, using the same, water dispersion on the pattern (aqueous) A colloidal particle is introduced and covered therein with oil, and then a photonic pattern manufacturing method for producing a line pattern of colloidal crystals controlled by microwave, that is, a photonic crystal pattern, and polymer particles of several hundred nm level in the same manner. The present invention relates to a photonic crystal manufacturing method of preparing a crystal using a combination of inorganic nanoparticles and selectively removing a polymer to produce a spherical photonic crystal having an inverted structure. In particular, the crystal proposed in the present invention exhibits optical properties as a photonic crystal by Bragg diffraction when the particle size is 200 ~ 300nm level.

마이크로파, 구형 콜로이드 결정, 구형 광결정, 액적, 마이크로피펫 Microwave, spherical colloidal crystal, spherical photonic crystal, droplet, micropipette

Description

마이크로파를 이용한 제한공간 내부에서의 콜로이드 자기조립법 {SELF-ASSEMBLY OF COLLOIDAL PARTICLES IN CONFINED GEOMETRY INDUCED BY MICROWAVE} Colloidal self-assembly in confined spaces using microwaves {SELF-ASSEMBLY OF COLLOIDAL PARTICLES IN CONFINED GEOMETRY INDUCED BY MICROWAVE}

도 1은 마이크로파를 이용하여 액적으로부터 구형 콜로이드 결정을 만드는 개략도 및 패턴화된 콜로이드 결정의 제조법 개략도.1 is a schematic diagram of making spherical colloidal crystals from droplets using microwaves and a schematic diagram of a preparation of patterned colloidal crystals.

도 2는 실시예 1에 따라 균일한 크기로 제조된 실리카 구형 콜로이드 결정의 주사전자현미경 사진.Figure 2 is a scanning electron micrograph of silica spherical colloidal crystals prepared in a uniform size according to Example 1.

도 3은 실시예 1에 따라 제조된 실리카 구형 콜로이드 결정들의 사진.3 is a photograph of silica spherical colloidal crystals prepared according to Example 1. FIG.

도 4는 실시예 2에 제시한, 시간에 따라 액적의 크기가 줄어들고, 결국 결정화되어 실리카 구형 콜로이드 결정을 형성하는 광학현미경 사진.FIG. 4 is an optical micrograph showing the size of the droplets over time, eventually crystallized to form silica spherical colloidal crystals, as shown in Example 2. FIG.

도 5는 실시예 3에 제시한, 마이크로파 주기의 변화에 따른 실리카 구형 콜로이드 결정의 주사전자현미경 사진.FIG. 5 is a scanning electron micrograph of silica spherical colloidal crystals according to a change in microwave cycle shown in Example 3. FIG.

도 6은 실시예 4에 따라 제조된 실리카 구형 콜로이드 결정의 주사전자 현미경 사진.6 is a scanning electron micrograph of silica spherical colloidal crystals prepared according to Example 4. FIG.

도 7은 실시예 4에 제시한, 실리카 입자 크기에 따른 반사도 그래프.7 is a reflectance graph according to silica particle size, as shown in Example 4. FIG.

도 8은 실시예 5에 제시한, 분산상에 따른 반사도 그래프.8 is a reflectance graph according to the dispersion phase shown in Example 5. FIG.

도 9는 실시예 6에 따라 제조된 폴리스타이렌 구형 콜로이드 결정의 주사전 자현미경 사진.9 is a scanning electron micrograph of the polystyrene spherical colloidal crystal prepared according to Example 6.

도 10은 실시예 7에 따라 제조된 역전된 구조의 실리카 구형 광결정의 주사전자 현미경 사진.FIG. 10 is a scanning electron micrograph of an inverted structure of a silica spherical photonic crystal prepared according to Example 7. FIG.

도 11은 기존 방법으로 제조된 패턴화된 실리카 결정의 광학 현미경 사진.FIG. 11 is an optical photomicrograph of patterned silica crystals prepared by a conventional method. FIG.

도 12는 실시예 8에 의해 제조된 패턴화된 실리카 결정의 광학 현미경 사진.12 is an optical micrograph of the patterned silica crystals prepared by Example 8. FIG.

도 13은 실시예 8에 의해 제조된 패턴화된 실리카 결정의 주사전자현미경 사진.FIG. 13 is a scanning electron micrograph of the patterned silica crystals prepared by Example 8. FIG.

본 발명은 마이크로파를 이용한 제한공간 내부에서의 콜로이드 자기조립법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 본 발명은 마이크로파를 이용하여 액적의 물을 제거하는 것에 의해 액적의 내부에 존재하는 수백㎚ 수준의 입자들을 자기조립 시키고, 그 결과 구형 콜로이드 결정을 제조하는 콜로이드 자기조립법, 이를 이용하여 패턴 위에 수분산(aqueous) 콜로이드 입자를 도입하고, 그 위를 오일로 덮어준 후에 마이크로 웨이브를 이용하여 제어된 콜로이드 결정의 선 패턴, 즉 광결정 패턴을 제조하는 광결정 패턴 제조방법 및 같은 방법으로 수백㎚ 수준의 고분자 입자와 무기물 나노 입자를 함께 사용하여 결정을 제조하고, 고분자를 선택적으로 제거하여 역전된 구조의 구형 광결정을 제조하는 광결정 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a colloidal self-assembly method in a confined space using microwaves. More specifically, the present invention is a colloidal self-assembly method for self-assembling particles of several hundred nm level present inside the droplets by removing water from the droplets using microwaves, and thus producing spherical colloidal crystals. A method of manufacturing a photonic crystal pattern in which a pattern of colloidal crystals controlled by using microwaves, that is, a photonic crystal pattern is prepared by introducing an aqueous dispersion of colloidal particles on a pattern, and then covering the surface with an oil. The present invention relates to a photonic crystal manufacturing method of preparing a crystal using a high level of polymer particles and inorganic nanoparticles together, and selectively removing a polymer to produce a spherical photonic crystal having an inverted structure.

광결정이란 구조상으로 수백㎚ 에서 수㎛ 크기의 주기를 갖는 서로 다른 물 질이 1차원, 2차원 혹은 3차원으로 배열되어 있는 특징을 갖는 물질을 말한다. 이는 자연에서도 쉽게 볼 수 있는데, 몰포(Morpho) 나비의 날개나 오팔 보석 등이 그 예가 된다. 이들을 주사전자현미경으로 관찰하여 보면, 몰포 나비의 날개는 규칙적인 패턴으로 만들어져 있고, 오팔보석은 수 백㎚ 수준의 입자가 면심입방체(Face centered cubic, FCC)를 이루며 쌓여 있는 것을 볼 수 있다. 화려한 몰포 나비의 날개 색이나 아름다운 오팔보석의 색깔은 모두 화학적 색깔이 아니라 수백㎚ 수준의 주기적인 패턴 및 입자 결정체가 특정 파장의 빛을 선택적으로 반사하여 생기는 물리적 색깔이라고 할 수 있다. 이 때 광결정 구조를 투과하지 못하고 반사되어 나오는 빛의 파장 영역을 광 밴드갭(photonic bandgap)이라고 한다. 이 광 밴드갭은 결정구조상의 특성길이, 광결정을 구성하는 물질의 굴절율에 의하여 결정되게 된다. Photonic crystal refers to a material having a feature in which different materials having a period of several hundred nm to several μm are arranged in one, two, or three dimensions. This can be easily seen in nature, such as the wings of Morpho butterflies or opal gemstones. Observing them with a scanning electron microscope, the wing of the morpho butterfly is made in a regular pattern, the opal gemstones can be seen that the hundreds of nm level particles are stacked in a face centered cubic (FCC). The color of the colorful Morpho butterfly's wings and the beautiful opal gemstones are not chemical colors but are physical colors created by periodic patterns and particle crystals of hundreds of nm selectively reflecting light of a specific wavelength. In this case, the wavelength region of the reflected light that does not penetrate the photonic crystal structure is called a photonic bandgap. This optical bandgap is determined by the characteristic length of the crystal structure and the refractive index of the material constituting the photonic crystal.

구형 광결정의 제조에 관해서는 이미 많은 연구가 이루어져 왔다. 전기수력학적 분무장치를 통해 에어로졸을 생성하고, 에어로졸의 용매가 공기 중으로 증발하면서 구형의 결정을 이루는 것이 그 하나이다. 이는 대한민국 특허 등록 제0466251호인 구형의 콜로이드 결정, 다공성 구조체의 제조방법 및 이에 사용되는 전기수력학적 분무장치와 Advanced materials (Jun Hyuk Moon, Gi-Ra Yi, Seung-Man Yang, David J. Pine and Seung Bin Park, "Electrospray-Assisted Fabrication of Uniform Photonic Balls" Advanced Materials, 16(7), 605-609 (2004))에 소개 되었다. 또한 액적을 이용하여 구형 콜로이드 결정을 제조하는 내용은 동일 저널(Gi-Ra Yi, Vinothan N. Manoharan, Sascha Klein, Krystyna R. Brzezinska, David J. Pine, Frederick F. Lange and Seung-Man Yang, "Monodisperse Micrometer-Scale Spherical Assemblies of Polymer Particles" Advanced Materials, 14, 1137-1140 (2002))에 소개되었다. 그러나 위 두 가지 방법은 몇 가지 문제점을 가지고 있다. 전기수력학적 분무장치를 이용하는 경우는 구형 콜로이드 결정의 제조 시간은 빠르나 결정성이 떨어져서 많은 결함(defect)을 보인다. 한편 액적을 이용하는 방법인 경우, 기존의 방법에서 사용되는 방법을 이용하면 결함의 수준은 전기수력학적 분무장치의 경우보다 많이 줄어들어 광학적 특성이 뚜렷하게 나타나지만, 액적으로부터 콜로이드를 결정화시키는데 너무 많은 시간이 소요되는 단점이 있다. 기존의 방법에서 액적의 물을 제거하는데 필요한 시간은 방법에 따라 조금씩 차이가 있으나 12시간 이상이 소요된다는 단점이 있다. Many studies have already been made on the production of spherical photonic crystals. One is to produce an aerosol through an electrohydraulic atomizer and to form spherical crystals as the solvent in the aerosol evaporates into the air. This is Korean Patent Registration No. 0466251, which is a spherical colloidal crystal, a method for producing a porous structure and an electro-hydraulic spraying device and advanced materials (Jun Hyuk Moon, Gi-Ra Yi, Seung-Man Yang, David J. Pine and Seung) Bin Park, "Electrospray-Assisted Fabrication of Uniform Photonic Balls" Advanced Materials , 16 (7), 605-609 (2004). In addition, the preparation of spherical colloidal crystals using droplets is described in the same journal (Gi-Ra Yi, Vinothan N. Manoharan, Sascha Klein, Krystyna R. Brzezinska, David J. Pine, Frederick F. Lange and Seung-Man Yang, " Monodisperse Micrometer-Scale Spherical Assemblies of Polymer Particles " Advanced Materials, 14 , 1137-1140 (2002)). However, the above two methods have some problems. In the case of using an electro-hydraulic spraying device, the production time of the spherical colloidal crystals is fast but the crystallinity is poor, resulting in many defects. On the other hand, in the case of the method using droplets, the level of defects is reduced by using the method used in the conventional method, so that the optical characteristics are obvious, but it takes too much time to crystallize colloid from the droplets. There are disadvantages. In the conventional method, the time required to remove water from the droplets varies slightly depending on the method, but has a disadvantage of requiring more than 12 hours.

한편, 패턴화된 콜로이드 결정을 제조하는 기술에 관한 것으로서, 기존의 방법은 패턴 위에 콜로이드 분산액을 도입하여 대류 오븐이나 열판을 이용하여 분산액을 증발시키고, 콜로이드 결정을 만드는 방법이 있다. 하지만 이러한 경우에는 많은 균열이 일어났고, 표면이 부드럽지 못했으며, 결함의 수준이 높았다는 단점이 있었다.On the other hand, the present invention relates to a technique for producing a patterned colloidal crystal, the conventional method is a method of introducing a colloidal dispersion on the pattern to evaporate the dispersion using a convection oven or hot plate to make a colloidal crystal. In this case, however, many cracks occurred, the surface was not smooth, and the defect level was high.

따라서, 본 발명의 하나의 목적은 마이크로파를 이용하여 액적의 물을 제거하는 것에 의해 액적의 내부에 존재하는 수백㎚ 수준의 입자들을 자기조립 시키고, 그 결과 구형 콜로이드 결정을 제조하는 콜로이드 자기조립법을 제공하는 것이다.Accordingly, one object of the present invention is to provide a colloidal self-assembly method of self-assembling particles of several hundred nm level present inside the droplets by removing water from the droplets using microwaves, and thereby producing spherical colloidal crystals. It is.

본 발명의 다른 하나의 목적은 상기한 바의 콜로이드 자기조립법을 이용하여 패턴 위에 수분산(aqueous) 콜로이드 입자를 도입하고, 그 위를 오일로 덮어준 후에 마이크로 웨이브를 이용하여 제어된 콜로이드 결정의 선 패턴, 즉 광결정 패턴을 제조하는 광결정 패턴 제조방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to introduce the colloidal crystals controlled by using microwave after introducing aqueous colloidal particles on the pattern using the colloidal self-assembly as described above and covering them with oil. It is to provide a photonic crystal pattern manufacturing method for producing a pattern, that is, a photonic crystal pattern.

본 발명의 또 다른 하나의 목적은 같은 방법으로 수백㎚ 수준의 고분자 입자와 무기물 나노 입자를 함께 사용하여 결정을 제조하고, 고분자를 선택적으로 제거하여 역전된 구조의 구형 광결정을 제조하는 광결정 제조방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to prepare a crystal using the same method and several hundred nm level polymer particles and inorganic nanoparticles together, and to selectively remove the polymer to produce a spherical photonic crystal of inverted structure To provide.

본 발명은 기존의 구형 콜로이드 결정 제조 방법들의 단점을 보완하기 위하여 마이크로파를 이용한 콜로이드의 구형 구조체로의 자기조립을 제시한다. 본 발명에서는 결함의 수준이 낮은 액적을 통한 제조 방법을 선택하되, 공정 시간의 감소를 위하여 기존의 방법보다 훨씬 효율적이라고 할 수 있는 마이크로파를 사용하는 것을 내용으로 한다.The present invention proposes self-assembly of colloids into spherical structures using microwaves to compensate for the disadvantages of existing spherical colloidal crystal manufacturing methods. In the present invention, while selecting a manufacturing method through the droplets with a low level of defects, the use of microwave which can be said to be much more efficient than the conventional method for reducing the process time.

기존의 방법에서는 액적의 물 성분을 제거하기 위하여 상온에서 12시간 이상 방치하여 물 성분이 오일 상으로 용해 되기를 기다리거나, 대류오븐에서 약 70℃로 가열하여 물 성분을 제거하려고 하였다. 후자인 경우도 처리 시간이 수 시간 이상이 소요되었고, 물과 함께 오일의 증발이 많아서 문제가 되었다. 그러나 본 발명에서 제시하는 마이크로파를 이용한 방법에서는 시간의 단축과 함께 에너지 소비의 효율성을 가져다 주었다.In the conventional method, the water was left at room temperature for 12 hours or more to remove the water component of the droplets, or the water component was dissolved in the oil phase or heated to about 70 ° C. in a convection oven to remove the water component. The latter case also took several hours to process, and the problem was that the oil evaporated with water a lot. However, in the method using the microwave proposed in the present invention brought the efficiency of energy consumption with the reduction of time.

마이크로파는 물질의 쌍극자 회전(dipole rotation) 또는 이온성 전도(ionic conduction)를 통해 에너지를 전달한다. 따라서 극성물질에는 선택적으로 많은 에 너지를 전달하고, 비극성 물질에는 에너지 전달이 적으며, 그에 의해 극성 물질을 신속하게 국소강열한다. 따라서 물 액적에 적용할 경우, 물 분자만을 선택적으로 국소강열하게 되고, 오일 분자들은 거의 에너지를 받지 않게 된다. 따라서 높은 에너지를 받은 물 분자는 분자 운동이 활발하게 되어 온도가 상승하게 되고 결국 오일 층으로 확산된 후, 외부로 증발하게 된다. 이러한 원리를 오일내부에 물로 구성된 액적 시스템이나 패턴 내부에 물 층이 있는 시스템에 적용하면 물을 선택적으로 제거 할 수 있는데, 이는 기존의 대류 오븐(convection oven)이나 열판(hot plate)을 이용하는 것보다 훨씬 효율적이라 할 수 있다.Microwaves transfer energy through dipole rotation or ionic conduction of matter. Therefore, it selectively transfers a lot of energy to the polar material, and transmits less energy to the nonpolar material, thereby rapidly localizing the polar material. Thus, when applied to water droplets, only water molecules are selectively localized, and oil molecules receive little energy. Therefore, the water molecules with high energy become active in molecular motion, the temperature rises and eventually diffuse into the oil layer and then evaporate to the outside. Applying this principle to a droplet system consisting of water inside the oil or to a system with a layer of water inside the pattern, water can be selectively removed, rather than using a conventional convection oven or hot plate. It's much more efficient.

기존의 방법인 대류오븐인 경우, 먼저 시료 용기를 가열하고 전도열에 의해서 오일과 액적의 온도를 함께 증가시키게 된다. 그 결과 오일과 액적의 온도가 동시에 상승하게 되고, 물 분자의 증발과 함께, 많은 양의 오일이 증발하게 된다. 또한 용기 및 오일을 함께 가열시키게 되므로 불필요한 에너지 손실이 많으며, 액적의 물을 증발시키는데 소요되는 시간 역시 상당히 길다. In the conventional convection oven, the sample vessel is first heated and the temperature of the oil and the droplets is increased together by conduction heat. As a result, the temperature of the oil and the droplets rises simultaneously, and with the evaporation of water molecules, a large amount of oil evaporates. In addition, since the vessel and the oil are heated together, there is a lot of unnecessary energy loss, and the time taken to evaporate the water in the droplets is also quite long.

본 발명은 물/오일 액적이나 패턴 내의 물 층이 콜로이드 입자를 포함하고 있을 때, 이를 마이크로파에 노출 시키면 물이 선택적으로 국소강열(superheating)이 되고, 물 분자는 오일 층을 통과하여 외부로 증발하게 된다. 그 결과 액적인 경우, 포함하고 있던 입자들이 자기조립과정을 거쳐 구형의 콜로이드 결정을 이루게 되고, 패턴 내부에 있던 물 층의 경우에는 콜로이드 결정이 패턴을 따라 형성되어 콜로이드 결정 패턴을 형성하게 되는 것을 이용한다는 점에 특징이 있는 것이다.In the present invention, when the water / oil droplet or the water layer in the pattern contains colloidal particles, when exposed to microwaves, water is selectively superheated, and water molecules pass through the oil layer to evaporate to the outside. do. As a result, in the case of droplets, the particles contained are spherical to form spherical colloidal crystals, and in the case of the water layer inside the pattern, colloidal crystals are formed along the pattern to form a colloidal crystal pattern. It is characterized by the point.

본 발명에서 제시하는 마이크로파를 이용한 방법에서는 액적이 함유하는 콜로이드의 결정화 시간이 10분 내외로 매우 단축되었으며 생성되는 구형 콜로이드 결정의 결함이 매우 낮은 수준에서 제조된다.In the method using the microwave proposed in the present invention, the crystallization time of the colloid containing the droplets is very short, about 10 minutes, and the defects of the resulting spherical colloidal crystal are produced at a very low level.

또한 패턴화된 콜로이드 결정인 경우, 오일 층이 패턴 위를 덮고 있어서 결정 표면이 상당히 부드럽게 형성되며, 기존의 경우보다 균열이 상당히 줄어들게 된다. 뿐만 아니라 결정화 속도를 늦춰줌으로써 결함의 수준을 상당히 제어할 수 있다. 따라서 패턴화된 콜로이드 결정은 상당히 높은 수준의 광학적 특성을 보여주고, 이는 패턴화된 콜로이드 결정의 실질적 응용에서 상당히 중요한 요소로 작용한다.In addition, in the case of patterned colloidal crystals, the oil layer covers the pattern, resulting in a very smooth crystal surface and significantly less cracking than in conventional cases. In addition, by slowing down the crystallization, the level of defects can be significantly controlled. Thus, patterned colloidal crystals show a fairly high level of optical properties, which is a very important factor in practical applications of patterned colloidal crystals.

본 발명은 마이크로파를 이용한 구형의 콜로이드 결정의 제조방법, 보다 상세하게는 콜로이드 입자를 함유하는 물/오일 액적을 만드는 과정을 거친 후, 마이크로파 오븐을 이용하여 액적이 함유한 콜로이드를 구형의 구조체로 결정화시키는 2단계로 이루어진다. The present invention is a method for producing spherical colloidal crystals using microwave, more specifically, the water / oil droplets containing the colloidal particles after the process of making the colloid containing the droplets to determine the spherical structure using a microwave oven. There are two stages to get angry.

또한, 본 발명은 역전된 구조의 구형 콜로이드 결정의 제조방법, 보다 상세하게는 수백㎚ 수준의 고분자 입자와 수십㎚ 수준의 무기물 입자가 분산된 수용액을 오일상에 액적으로 제조하고, 생성된 액적에 마이크로파를 적용하여 결정화시킨 뒤, 고온에서 고분자 입자를 선택적으로 제거하는 3단계를 통해 역전된 형태의 구형 콜로이드 결정을 만드는 방법 또한 제안한다.In addition, the present invention provides a method for producing a spherical colloidal crystal of inverted structure, more specifically, an aqueous solution in which several hundred nm level polymer particles and several tens nm level inorganic particles are dispersed as an oil phase, and the resulting droplets In addition, the present invention also proposes a method of making an inverted spherical colloidal crystal through three steps of crystallization by applying microwave and selectively removing polymer particles at high temperature.

마지막으로 패턴화된 콜로이드 결정을 제조하는 방법에서는, 수분산 콜로이드 용매를 패턴 위에 도입하고, 오일로 그 위를 덮은 뒤, 마이크로파 오븐을 이용 하여 결정화시키는 2단계로 이루어진다.Finally, in the method for producing a patterned colloidal crystal, a water-based colloidal solvent is introduced onto the pattern, covered with oil, and then crystallized using a microwave oven.

본 발명에서 제안하는 구형 콜로이드 결정은 광결정의 일종으로 특정 파장의 빛을 선택적으로 반사하는 광학적 특성을 보인다. 특히 본 발명에서 제조되는 광결정은 구형으로 형태가 제어된다. 구형으로 제조될 시의 광결정은 표면이 모두 면심입방체(1,1,1)의 면으로 구성되게 되어 선택적으로 반사하는 파장대가 방향에 무관한 성질을 보이게 된다. The spherical colloidal crystal proposed in the present invention is a kind of photonic crystal and has an optical characteristic to selectively reflect light of a specific wavelength. In particular, the photonic crystal produced in the present invention is spherical in shape. When the photonic crystal is produced in a spherical shape, the surface is all composed of the faces of the face-centered cubes (1, 1, 1) so that the wavelength band selectively reflecting exhibits a property irrespective of the direction.

본 발명의 방법들에 있어서, 액적을 제조하는 방법으로는 마이크로피펫을 등방향 흐름(coflowing stream)에서의 점성 응력(viscous stress)을 이용하는 방법을 이용하였다. 이는 앞서 언급하였던 논문(Gi-Ra Yi, et al., Advanced Materials, 2002, 14, 1137-1140)에 제시된 것과 동일한 방법이며, 본 발명 제안에서 새로운 방법으로 제안하는 바는 아니다. 또한 패턴을 제조하는 방법으로는 식각 공정으로 제조한 감광성 고분자(Photoresist) 패턴에 실리콘 고무 용액을 도입한 후, 경화시키고, 생성된 실리콘 고무에 자외선 경화형 폴리우레탄 전구체(상품명, NOA60)을 도입한 후, 자외선을 조사하여 경화시켜 제조한다. 이 역시 새로운 방법으로서 제한하는 것은 아니다.In the methods of the present invention, a method of preparing droplets employs a micropipette using viscous stress in a coflowing stream. This is the same method as presented in the aforementioned paper (Gi-Ra Yi, et al. , Advanced Materials, 2002, 14, 1137-1140) and is not proposed as a new method in the present invention proposal. In addition, as a method of manufacturing a pattern, a silicone rubber solution is introduced into a photoresist pattern prepared by an etching process, and then cured, and an ultraviolet curable polyurethane precursor (trade name, NOA60) is introduced into the resulting silicone rubber. It is produced by irradiating and curing ultraviolet rays. This too is not a limitation as a new method.

본 발명에서 새로운 방법으로서 제안하는 것은 생성된 액적 내부 혹은 패턴 내부에 함유된 콜로이드 입자를 결정화하는 방법에서 마이크로파를 사용한다는 점이다. 액적의 경우, 기존의 방법에 비해 제조 시간의 획기적 단축과 에너지의 효율성을 가져올 수 있는데, 이는 마이크로파의 장점을 그대로 살린 것이라 할 수 있다. 또한 패턴을 만드는 경우에는 기존의 방법보다 우수한 광학적 특성을 보이는, 결함수준이 낮은 콜로이드 결정을 만들 수 있다. A new method proposed by the present invention is the use of microwaves in the method of crystallizing colloidal particles contained in the generated droplets or inside the pattern. In the case of droplets, the manufacturing time and energy efficiency can be drastically reduced compared to the existing methods, which can be said to take advantage of microwave. In addition, when creating a pattern, it is possible to produce colloidal crystals with a lower defect level, which exhibits better optical properties than conventional methods.

콜로이드 입자를 함유한 액적 혹은 패턴 내부의 현탁액은 마이크로파에 노출됨에 따라서 물 분자는 높은 에너지를 받아 활발한 분자운동을 하게 된다. 이에 따라 물 분자는 오일 층을 통과하여 외부로 증발하게 되는데, 이에 따라 액적의 크기는 점차 작아지게 되고, 패턴 내부의 현탁액은 점차 고농도로 변하게 된다. 초기에 콜로이드 입자는 자유 부피 엔트로피(free volume entropy)를 최대화 하기 위하여 액적 내부에 잘 분산되어 있다. 액적의 크기가 작아지면서 혹은 패턴 내부의 현탁액의 농도가 높아지면서, 콜로이드 입자들은 결정화하기 시작하는데, 에너지가 가장 낮은 상태로 알려진 면심입방구조(face-centered cubic structure, FCC structure)로 결정화되게 된다.As droplets containing colloidal particles or suspensions inside a pattern are exposed to microwaves, water molecules are energized with high energy due to their high energy. As a result, the water molecules pass through the oil layer and evaporate to the outside. As a result, the droplet size gradually decreases, and the suspension inside the pattern gradually changes to a high concentration. Initially, colloidal particles are well dispersed within the droplets to maximize free volume entropy. As the droplet size decreases or the concentration of the suspension in the pattern increases, the colloidal particles begin to crystallize, crystallizing into a face-centered cubic structure (FCC structure), known as the lowest energy state.

액적이 증발하여 결정을 형성하는데 소요되는 시간은 액적의 크기 및 마이크로파의 출력에 따라 달라진다. 액적의 크기가 크다면 증발해야 하는 물 분자의 양이 많기 때문에 소요되는 시간이 조금 더 길어 질 것이고, 마이크로파의 에너지가 높다면 물의 증발이 빨라져서 소요되는 시간이 짧아질 것이다. 본 발명에서는 마이크로파의 주기에 따라서 소요되는 시간이 따라 달라질 수 있으며, 이는 실시 예 등에서 상세하게 나타날 수 있다.The time it takes for the droplets to evaporate to form crystals depends on the size of the droplets and the microwave output. If the droplet size is large, the time required will be longer because of the large amount of water molecules that need to be evaporated. If the microwave energy is high, the time required for the evaporation of water will be shorter. In the present invention, the time required according to the period of the microwave may vary, which may be shown in detail in the embodiment.

결정화가 완료되는 시점은 색깔의 변화로 알 수 있다. 초기 에멀젼 상태는 하얀색으로 보인다. 그러나 물이 제거되어 결정화가 진행되면 색깔의 변화가 나타난다. 이 색깔의 변화는 광결정으로써의 밴드갭에 기인한다. 나타나는 색깔은 브래그의 산란법칙에 의해 쉽게 예측이 가능한데, 대략적으로는 콜로이드 입자 크기 의 2배 정도에 해당하는 파장의 빛이 나타나게 된다. 따라서 콜로이드 입자의 크기만 바꾸어 줌으로써 구형 콜로이드 결정의 밴드갭을 원하는 위치에서 얻을 수 있는 것이다.The point at which crystallization is completed is indicated by the change in color. The initial emulsion state appears white. However, as the water is removed and crystallization proceeds, a change of color appears. This color change is due to the bandgap as a photonic crystal. The appearance of color can be easily predicted by Bragg's law of scattering, which is about twice the size of colloidal particles. Therefore, the band gap of the spherical colloidal crystal can be obtained at a desired position by only changing the size of the colloidal particles.

이는 패턴화된 콜로이드 결정에서도 동일하게 적용된다. 초기 현탁액은 하얀색으로 보이게 되나, 결정화가 진행됨에 따라 색깔이 나타나게 된다. 마찬가지로 반사되는 색깔은 브래그의 산란법칙에 의해 예측 가능하다. 관련 수식을 하기 수학식 1에 나타내었다.The same applies to patterned colloidal crystals. The initial suspension will appear white, but will color as the crystallization progresses. Likewise, the reflected color can be predicted by Bragg's law of scattering. The related equation is shown in Equation 1 below.

Figure 112005060609729-PAT00001
Figure 112005060609729-PAT00001

여기서, n은 물질의 반사율이며, V는 결정의 부피 분율이고, D는 입자의 지름의 크기이며, φ는 빛의 입사각이다.Where n is the reflectance of the material, V is the volume fraction of the crystal, D is the size of the diameter of the particle, and φ is the angle of incidence of light.

형성되는 구형의 콜로이드 결정의 경우는 보통의 콜로이드 결정과는 달리 표면이 모두 육방밀집구조로 만들어진다. 따라서 빛의 입사방향과 시야 사이의 각도가 일정한 경우 항상 같은 파장의 빛을 볼 수 있게 된다. 이는 보통의 콜로이드 광결정에서는 찾아볼 수 없는 성질로 구형으로 제조하였을 때에만 나타나는 현상이라고 할 수 있다.In the case of spherical colloidal crystals formed, all surfaces are made of hexagonal dense structure unlike ordinary colloidal crystals. Therefore, when the angle between the incident direction of light and the field of view is constant, light of the same wavelength can be seen at all times. This is a phenomenon not found in ordinary colloidal photonic crystals and can be said to occur only when manufactured in spherical shape.

본 발명에서 사용한 시스템은 물/오일 액적 시스템인데, 물은 3차 증류수를 사용하였고, 오일로는 헥사데칸(hexadecane)을 사용하였다. 또한 액적을 안정화시키기 위한 계면활성제로는 하이퍼머 2296(Hypermer 2296, 장쇄 알킬기 및 히드록시 기를 갖는 에스터형 고분자성 계면활성제(ester-like polymeric surfactant with long-chain alkyl and OH-groups))을 사용하였다. 오일은 헥사데칸에 한정되는 것이 아니라, 톨루엔 등 물과의 용해성이 적은 오일은 모두 사용이 가능하다. 계면활성제 역시 이에 한정되는 것이 아니라 SPAN80등 물/오일 액적 시스템을 안정화시킬 수 있는 모든 계면활성제가 사용 가능하다. 콜로이드 입자는 실리카(silica) 및 폴리스타이렌(polystyrene) 입자를 사용하였는데, 실리카 입자는 스토버-핑크-본 방법(Stober-Fink-Bohn method)을 이용하여 제조하였고, 폴리스타이렌 입자는 유화제 없는 유화중합(emulsifier free emulsion polymerization)을 이용하여 중합하였다. 그 밖에도 폴리메틸메타크릴레이트(polymethylmethacrylate), 타이타니아(titania)등 균일한 크기로 제조 가능한 모든 입자가 사용될 수 있다. 도 3에는 244㎚ 크기의 실리카 입자를 이용하여 얻은 구형 콜로이드 결정의 사진을 나타내었다. 이는 선명한 색깔을 나타냄을 알 수 있다.The system used in the present invention is a water / oil droplet system, in which water was used tertiary distilled water, and hexadecane was used as an oil. In addition, as a surfactant for stabilizing droplets, Hypermer 2296 (ester-like polymeric surfactant with long-chain alkyl and OH-groups) was used. . The oil is not limited to hexadecane, and any oil having low solubility with water such as toluene can be used. Surfactant is not limited to this, but any surfactant that can stabilize water / oil droplet system such as SPAN80 can be used. Colloidal particles were used as silica (silica) and polystyrene particles, silica particles were prepared using the Stober-Pink-Bohn method, polystyrene particles are emulsifier without emulsifier polymerization using free emulsion polymerization). In addition, all particles that can be produced in a uniform size, such as polymethylmethacrylate, titania, can be used. 3 shows a photograph of spherical colloidal crystals obtained using 244 nm size silica particles. It can be seen that this represents a vivid color.

본 발명에서는 구형의 콜로이드 결정만이 아니라 역전된 형태의 구형 구조체를 제조하는 방법에도 마이크로파를 사용하였다. 액적 내부에 폴리스타이렌 입자와 실리카 나노입자를 함께 분산시킨 후, 마이크로파를 통해 결정화하였고, 500℃의 고온에서 고분자인 폴리스타이렌 입자만을 선택적으로 제거하였다. 그 결과 실리카 나노입자만이 구형 구조를 이루는 형태로 남아있게 되었고, 고분자가 있었던 자리는 비어 있는 형태인 역전된 구조가 형성 되었다.In the present invention, microwaves were used not only for spherical colloidal crystals but also for producing inverted spherical structures. Polystyrene particles and silica nanoparticles were dispersed together inside the droplets, and then crystallized through microwaves, and only polystyrene particles, which are polymers, were selectively removed at a high temperature of 500 ° C. As a result, only the silica nanoparticles remained in a spherical structure, and an inverted structure was formed in which the polymer was present in an empty form.

패턴화된 콜로이드 결정의 제조에서는 위에서 언급한 것과 같은 방법으로 제조된 실리카 입자를 수분산하여 사용하였다. 패턴은 폭이 50㎛ 크기의 폴리우레탄 패턴을 이용하였으며, 여기에 실리카 현탁액을 도입하였다. 이에 실리콘 오일을 도입하여 패턴 및 현탁액이 오일 속에 완전히 잠기도록 하였다. 이를 마이크로파에 수 십분 동안 노출 시켜 결정화 시켰다. In the preparation of patterned colloidal crystals, silica particles prepared in the same manner as mentioned above were used by water dispersion. The pattern used a polyurethane pattern having a width of 50 μm, and a silica suspension was introduced thereto. Silicone oil was introduced so that the pattern and suspension were completely submerged in the oil. It was crystallized by exposure to microwaves for several ten minutes.

이하의 실시 예에서 보다 상세히 본 발명에 대해 서술하나, 이에 한정되는 것은 아니다.In the following examples, the present invention is described in more detail, but is not limited thereto.

<실시예 1> <Example 1>

스토버-핑크-본 방법으로 제조한 244㎚의 균일한 크기를 갖는 실리카 입자를 1wt%로 수분산 시키고, 마이크로피펫 장치를 이용하여 헥사데칸에 액적으로 제조하였다. 이때 계면활성제인 하이퍼머2296(Hypermer 2296)을 1wt% 이용하였다. 제조된 액적에 1020W의 마이크로파를 5초 동안 가동하고, 25초 동안 휴식하는 ON-OFF를 반복하여 20분 처리하였다. 도 2는 그 결과 얻어진 구형 콜로이드 결정의 주사전자현미경 사진이다. 또한 도 3은 구형 콜로이드 결정들이 헥사데칸에 분산된 상태에서 녹색을 선택적으로 반사하는 광학사진이다.Silica particles having a uniform size of 244 nm prepared by the Stover-Pink- present method were water-dispersed at 1wt% and prepared as droplets in hexadecane using a micropipette apparatus. At this time, 1 wt% of a hypermer 2296 surfactant was used. 1020W of microwaves were operated for 5 seconds on the prepared droplets, and 20 minutes of treatment were performed repeatedly with ON-OFF resting for 25 seconds. 2 is a scanning electron micrograph of the resulting spherical colloidal crystals. 3 is an optical photograph selectively reflecting green in the state in which spherical colloidal crystals are dispersed in hexadecane.

<실시예 2><Example 2>

실시예 1에서와 같은 방법으로 제조된 액적에 1020W의 마이크로파를 9.8초 동안 가동하고 20.2초 동안 휴식하는 ON-OFF를 반복하여 8분 처리하였다. 도 4에 제시한 광학 현미경 사진은 각각 초기, 3분, 6분, 8분 경과시의 액적의 크기 변화 및 형성된 구형 콜로이드 결정을 나타냄을 확인할 수 있었다. The droplets prepared in the same manner as in Example 1 were subjected to 8 minutes of repeated 10-W microwave operation for 9.8 seconds and resting ON-OFF for 20.2 seconds. The optical micrographs shown in FIG. 4 showed that the droplet size changes and spherical colloidal crystals formed after the initial, 3, 6, and 8 minutes, respectively.

<실시예 3><Example 3>

실시예 1과 같은 방법으로 제조된 액적을 마이크로파의 주기를 조절하면서 노출시켰다. 도 5에 제시한 주사전자현미경 사진은 각각 1020W의 마이크로파의 ON-OFF 주기를 5초-25초, 9.8초-20.2초, 16.5초-13.5초, 23.2초-6.8초를 이용하여 각각 20분, 8분, 5분, 3분 동안 처리한 결과를 나타낸다. 마이크로파의 주기가 길어질수록 결정화 하는데 소요되는 시간이 줄어 들었고, 그에 따라 콜로이드의 결함 수준이 조금 증가하는 경향을 보였다. 그러나 결함의 수준이 크게 증가하지는 않아서 광학적 특성이 크게 줄어 들지는 않았음을 확인할 수 있었다.Droplets prepared in the same manner as in Example 1 were exposed while adjusting the period of the microwaves. The scanning electron micrographs shown in FIG. 5 show the ON-OFF cycles of 1020W microwaves using 5 seconds-25 seconds, 9.8 seconds-20.2 seconds, 16.5 seconds-13.5 seconds, 23.2 seconds-6.8 seconds, respectively. The result of treatment for 8 minutes, 5 minutes, and 3 minutes is shown. The longer the period of the microwave, the shorter the crystallization time was, and accordingly, the colloidal defect level tended to increase slightly. However, the level of defects did not increase significantly, indicating that the optical properties did not decrease significantly.

<실시예 4><Example 4>

스토버-핑크-본 방법으로 제조한 250㎚의 균일한 크기를 갖는 실리카 입자를 1wt%의 농도로 수분산 시키고, 계면활성제인 하이퍼머2296을 2.3wt% 이용하여 헥사데칸에 액적으로 제조하였다. 제조된 액적은 1020W의 마이크로파를 5초 동안 가동하고 25초 동안 휴식하는 ON-OFF를 반복하여 20분 처리하였다. 도 6에는 제조된 구형 콜로이드 결정의 주사전자 현미경 사진을 나타내었고, 도7에는 헥사데칸에 분산된 구형 콜로이드 결정들이 콜로이드 입자의 크기에 따라 밴드갭의 위치가 바뀌는 반사도 그래프를 나타내었다. Silica particles having a uniform size of 250 nm prepared by the Stover-Pink- present method were dispersed in a concentration of 1 wt%, and droplets were prepared in hexadecane using 2.3 wt% of a hypermer 2296 surfactant. The prepared droplets were treated for 20 minutes by repeating ON-OFF running 1020W of microwave for 5 seconds and resting for 25 seconds. FIG. 6 shows a scanning electron micrograph of the prepared spherical colloidal crystal. FIG. 7 shows a reflectance graph in which the spherical colloidal crystals dispersed in hexadecane are changed in the position of the band gap according to the size of the colloidal particles.

<실시예 5>Example 5

실시예 1의 방법으로 제조된 구형 광결정이 다른 분산상에 있을 때 다른 파장에서 밴드갭을 나타낸다. 초기에 제조된 구형 콜로이드 결정은 헥사데칸에 분산되어 있는 상태이다. 이를 500℃로 화덕에서 가열하여 헥사데칸을 제거하여 공기에 노출시켰다. 또한 이를 물에 분산시켜 각각의 경우에 반사도를 측정하였다. 도 8에는 분산상이 각각 헥사데칸, 물, 공기일 때의 밴드갭 위치를 나타내는 반사 도 그래프를 도시하였다.The spherical photonic crystals produced by the method of Example 1 exhibit bandgaps at different wavelengths when in different dispersion phases. Initially prepared spherical colloidal crystals are dispersed in hexadecane. It was heated to 500 ° C. in a stove to remove hexadecane and exposed to air. It was also dispersed in water to measure the reflectivity in each case. FIG. 8 shows a reflectance graph showing the band gap positions when the dispersed phases are hexadecane, water, and air, respectively.

<실시예 6><Example 6>

유화제 없는 유화중합을 이용하여 320㎚ 크기로 제조한 폴리스타이렌 입자를 2wt%의 농도로 수분산 시켰다. 이를 계면활성제 하이퍼머2296을 1wt% 이용하여 헥사데칸에 액적으로 제조하였고, 이후 1020W의 마이크로파를 5초 동안 가동하고, 25초 동안 휴식하는 ON-OFF를 반복하여 20분 처리하였다. 도 9에는 폴리스타이렌 구형 결정의 주사전자현미경 사진을 나타내었다.The polystyrene particles prepared in 320 nm size were water-dispersed at a concentration of 2 wt% using an emulsion polymerization without an emulsifier. This was prepared as a droplet in hexadecane using 1 wt% of the surfactant hypermer 2296, and then 20 minutes of the 1020W microwave was operated for 5 seconds and the ON-OFF was rested for 25 seconds. 9 shows a scanning electron micrograph of a polystyrene spherical crystal.

<실시예 7><Example 7>

유화제 없는 유화중합을 이용하여 320㎚ 크기로 제조한 폴리스타이렌 입자를 3.8wt%로 수분산한 것과 30㎚ 크기의 실리카 나노입자를 3.8wt%로 수분산한 것을 7:3비율로 혼합하였다. 이를 계면활성제 하이퍼머2296을 1wt% 이용하여 헥사데칸에 액적으로 제조하였다. 1020W의 마이크로파를 5초 동안 가동하고, 25초 동안 휴식하는 ON-OFF를 반복하여 20분 처리하여 결정화 시키고 난 뒤, 500℃의 화덕에서 5시간동안 유지하여 고분자를 선택적으로 제거하였다. 도 10은 생성된 역전된 구조의 구형 광결정의 주사전자현미경 사진이다.By dispersing the polystyrene particles prepared in 320nm size by 3.8wt% by using emulsion polymerization without emulsifier, and by dispersing 3.8wt% of 30nm silica nanoparticles in a ratio of 7: 3. This was prepared as a droplet in hexadecane using 1 wt% of a surfactant hypermer2296. 1020W microwave for 5 seconds, 25 seconds to turn on and off repeatedly for 20 minutes to crystallize, and then maintained in 500 ℃ oven for 5 hours to selectively remove the polymer. 10 is a scanning electron micrograph of the resulting inverted spherical photonic crystal.

<실시예 8><Example 8>

폭이 50㎛ 크기로 형성된 NOA60 패턴에 5wt%의 수분산 실리카 용액 0.5㎖를 투여하였다. 이를 실리콘 오일 속에 조심스럽게 도입하면 패턴 위에 균일하게 현탁액이 분산된다. 1020W의 마이크로파의 ON-OFF 주기를 5초-25초로 30분 동안 유지하여 패턴을 결정화 시켰고, 실리콘 오일을 헥산으로 씻어내어 광학현미경과 주 사전자현미경으로 관찰하였다. 도 11(종래의 방법) 및 도 12(본 발명의 방법)에는 이의 광학현미경 사진을, 도 13에는 주사전자 현미경 사진을 나타내었다. 특히 도 11 및 도 12에는 기존의 방법인 PDMS 패턴 위에 실리카 현탁액을 도입하고, 이를 대류오븐에서 건조시킨 패턴을 대조하여 나타내었다. 0.5 ml of a 5 wt% aqueous silica solution was administered to a NOA 60 pattern having a width of 50 μm. Carefully introducing it into the silicone oil will evenly distribute the suspension over the pattern. The pattern was crystallized by maintaining the ON-OFF cycle of 1020W microwave for 5 minutes to 25 seconds for 30 minutes, and the silicone oil was washed with hexane and observed with an optical microscope and a primary premicroscopic microscope. Fig. 11 (conventional method) and Fig. 12 (method of the present invention) show optical micrographs thereof, and Fig. 13 show scanning electron micrographs. In particular, Figures 11 and 12 introduced the silica suspension on the PDMS pattern of the conventional method, it is shown in contrast to the pattern dried in a convection oven.

본 발명은 액적으로부터 구형 콜로이드 결정을 제조할 때에 마이크로파를 사용하였으며, 그 결과 기존의 방법을 사용한 결과 보다 소요시간이 아주 짧아졌고, 결함의 수준이 낮은 결정을 제조할 수 있었다. 이는 구형 콜로이드 결정을 산업적으로 제조할 때 아주 중요한 요인이 된다. 기존의 방법이 액적 내부의 콜로이드 입자를 결정화하는데 약 12시간 정도를 소요한 반면 본 방법에서는 약 10분 내외를 소모하여, 약 60배의 단축을 가져왔으며, 이는 생산성을 크게 향상시키는 효과를 제공한다. 또한 마이크로파를 사용함으로써 물 분자만을 선택적으로 가열하여 에너지를 효율적으로 사용할 수 있게 되었으며, 이는 생산단가를 크게 낮추는 효과를 제공한다. 뿐만 아니라 기존의 방법에서 문제가 되는 오일의 증발 문제도 많이 줄어들어 세가지 면에서 긍정적인 효과를 얻었다. 구형 콜로이드 결정은 현재 많은 응용분야가 검토되고 있는데, 반사형 화면표시장치의 색소, 바이오센서 등에 적용할 수 있는 효과를 제공한다. 이런 응용을 위해서는 대량생산이 필수적이고, 그러기 위해서는 공정시간의 단축 및 에너지 효율적 사용이 필요한데, 본 발명은 이러한 점에서 큰 공헌도가 있다고 불 수 있다.In the present invention, microwaves were used to prepare spherical colloidal crystals from droplets. As a result, the time required was shorter than that of the conventional method, and crystals having a low level of defects could be prepared. This is a very important factor in the industrial production of spherical colloidal crystals. While the conventional method takes about 12 hours to crystallize the colloidal particles inside the droplets, the present method consumes about 10 minutes, resulting in a reduction of about 60 times, which greatly improves productivity. . In addition, by using microwaves, only water molecules can be selectively heated to use energy efficiently, which significantly lowers production costs. In addition, the problem of evaporation of oil, which is a problem in the conventional method, has been greatly reduced, which has a positive effect in three aspects. Spherical colloidal crystals are currently being investigated for many applications, and provide effects that can be applied to pigments, biosensors, and the like of reflective display devices. Mass production is essential for this application, which requires shortening of the process time and energy efficient use, and the present invention can be said to have a great contribution in this regard.

또한 패턴화된 콜로이드 패턴을 제조할 때 패턴과 현탁액 위에 오일을 도입 하고, 이를 마이크로파를 이용하여 결정화 시킴으로써 기존의 방법 보다 훨씬 균열이 적고, 결함의 수준이 낮아졌으며, 표면이 부드럽게 형성되는 구조를 만들 수 있음을 확인할 수 있었다. 이로 인하여 광학적 특성이 눈에 띄게 향상되었고, 이를 반사형 화면표시장치의 색소 등으로 이용할 경우 향상된 색감을 제공할 수 있을 것으로 기대된다.In addition, when preparing a patterned colloidal pattern, oil is introduced onto the pattern and the suspension and crystallized using microwaves to create a structure that is much less cracked, has a lower level of defects, and has a smoother surface than conventional methods. Could confirm. As a result, the optical characteristics have been remarkably improved, and when it is used as a pigment of a reflective screen display device, it is expected to provide improved color.

Claims (9)

제한 공간 내에서 콜로이드 분산액을 결정화하여 입자의 자기조립을 유도하는 방법에 있어서, 마이크로파를 사용하는 콜로이드 자기조립법.A method of inducing self-assembly of particles by crystallizing a colloidal dispersion within a limited space, wherein the method uses a microwave. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 물/오일 액적으로부터 물을 제거하기 위하여 마이크로파를 사용하고, 그 결과 구형 콜로이드 결정을 제조하는 콜로이드 자기조립법.Colloidal self-assembly, which uses microwaves to remove water from water / oil droplets, resulting in spherical colloidal crystals. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 패턴을 제한 공간으로 이용하여 현탁액의 물을 제거하기 위하여 마이크로파를 사용하고, 그 결과 패턴화된 콜로이드 결정을 제조하는 콜로이드 자기조립법.A colloidal self-assembly method in which microwaves are used to remove water from a suspension using a pattern as a confined space, thereby producing patterned colloidal crystals. 역전된 구조의 구형 콜로이드 결정의 제조방법에 있어서,In the method for producing a spherical colloidal crystal of inverted structure, 물/오일 액적으로부터 물을 제거하기 위하여 마이크로파를 사용하는 콜로이드 자기조립법.Colloidal self-assembly using microwaves to remove water from water / oil droplets. 제2항 또는 제3항에 있어서, The method according to claim 2 or 3, 결정화의 완료 시기를 액적의 흰색이 사라지거나 패턴 위의 현탁액의 흰색이 사라지고 콜로이드 크기와 분산상의 종류에 의존하는 광결정의 밴드갭 파장이 나타 나는 것으로 결정하는 콜로이드 자기조립법.Colloidal self-assembly, which determines the completion of crystallization by the disappearance of the white of the droplet or the disappearance of the white on the pattern and the appearance of the bandgap wavelength of the photonic crystal, depending on the colloid size and the type of the dispersed phase. 제 2항 또는 3항에 있어서, The method of claim 2 or 3, 결함의 수준을 마이크로파의 세기 조절을 통해 제어하는 콜로이드 자기조립법.Colloidal self-assembly to control the level of defects through the control of microwave intensity. 제 6항에 있어서, The method of claim 6, 마이크로파의 세기 조절을 일정한 전력을 이용하되 주기를 변화시킴으로써 조절하는 것을 특징으로 하는 콜로이드 자기조립법.Colloidal self-assembly method characterized in that the control of the intensity of the microwave by using a constant power, but by changing the period. 제1항 또는 제2항의 방법으로 제조되는 구형 콜로이드 결정의 밴드갭이 사용하는 콜로이드 입자의 크기에 의하여 조절되는 것을 특징으로 하는 콜로이드 자기조립법.A colloidal self-assembly method, characterized in that the bandgap of the spherical colloidal crystal produced by the method of claim 1 or 2 is controlled by the size of the colloidal particles used. 제1항 또는 제2항의 방법으로 제조되는 구형 콜로이드 결정의 밴드갭이 분산상의 종류에 의하여 조절되는 것을 특징으로 하는 콜로이드 자기조립법.A colloidal self-assembly method, characterized in that the bandgap of the spherical colloidal crystal produced by the method of claim 1 or 2 is controlled by the type of dispersed phase.
KR1020050100737A 2005-10-25 2005-10-25 Self-assembly of colloidal particles in confined geometry induced by microwave KR100804398B1 (en)

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