KR20090001004A - 귀금속 단결정 나노와이어 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 귀금속산화물, 귀금속물질 또는 할로겐화귀금속을 선구물질로 이용한 귀금속 나노와이어의 제조방법 및 귀금속 나노와이어를 제공하며, 상세하게는 반응로의 전단부에 위치시킨 선구물질과 반응로의 후단부에 위치시킨 반도체 또는 부도체 단결정 기판을 불활성 기체가 흐르는 분위기에서 열처리하여 상기 단결정 기판 상에 귀금속 단결정 나노와이어를 형성시키는 제조 방법 및 본 발명의 제조 방법에 의해 제조된 귀금속 나노와이어를 제공한다.
본 발명의 제조방법은 촉매를 사용하지 않는 기상이송법을 이용하여 귀금속 나노와이어를 제조할 수 있어 그 공정이 간단하고 재현성이 있으며, 제조된 나노와이어가 결함 및 불순물을 포함하지 않는 완벽한 단결정 상태의 고순도 고품질 귀금속 나노와이어인 장점을 가지며, 단결정 기판 상에 응집되어 있지 않은 균일한 크기의 귀금속 나노와이어를 대량생산할 수 있는 장점이 있다.
귀금속 산화물, 기상이송법, 기상합성법, 귀금속 나노와이어, Au, Pd, Ag

Description

귀금속 단결정 나노와이어 및 그 제조방법{Noble Metal Single Crystalline Nanowire and the Fabrication Method Thereof}
도 1은 본 발명의 실시예 1에 의해 제조된 Ag 나노와이어의 SEM(Scanning Electron Microscope) 사진이며,
도 2는 본 발명의 실시예 1에 의해 제조된 Ag 나노와이어의 TEM(Transmission Electron Microscope) 사진이며,
도 3은 본 발명의 실시예 1에 의해 제조된 Ag 나노와이어의 존 엑시스( Zone axis)에 따른 전자회절 패턴이며,
도 4는 본 발명의 실시예 1에 의해 제조된 Ag 나노와이어의 HRTEM(High Resolution Transmission Electron Microscope)사진이며,
도 5는 본 발명의 실시예 1에 의해 제조된 Ag 나노와이어의 EDS(Energy Dispersive Spectroscopy) 결과이며,
도 6은 본 발명의 실시예 1에 의해 제조된 Ag 나노와이어의 XRD(X-Ray Diffraction) 결과이며,
도 7은 본 발명의 실시예 2에 의해 제조된 Au 나노와이어의 SEM 사진이며,
도 8은 본 발명의 실시예 2에 의해 제조된 Au 나노와이어의 XRD(X-Ray Diffraction) 결과이며,
도 9는 본 발명의 실시예 2에 의해 제조된 Au 나노와이어의 TEM 결과이며, 도 9(a)는 도 9(b)의 Au 나노와이어의 제한시야회절결과이며 도9(b)는 Au 나노와이어의 암시야상이며,
도 10은 본 발명의 실시예 2에 의해 제조된 Au 나노와이어의 EDS 결과이며,
도 11은 본 발명의 실시예 3에 의해 제조된 Pd 나노와이어의 SEM 사진이며,
도 12는 본 발명의 실시예 3에 의해 제조된 Pd 나노와이어의 XRD(X-Ray Diffraction) 결과이며,
도 13은 본 발명의 실시예 3에 의해 제조된 Pd 나노와이어의 TEM 결과이며, 도 13(a)는 도 13(b)의 Pd 나노와이어의 제한시야회절결과이며 도13(b)는 Pd 나노와이어의 암시야상이며,
도 14는 본 발명의 실시예 3에 의해 제조된 Pd 나노와이어의 EDS 결과이며,
도 15는 본 발명의 실시예 4에 의해 제조된 Pd 나노와이어의 SEM 사진이며,
도 16은 본 발명의 실시예 4에 의해 제조된 Pd 나노와이어의 TEM 결과이고, 도 16의 왼쪽 상부에 삽입된 도는 도 16의 Pd 나노와이어의 제한시야회절결과이며,
도 17은 본 발명의 실시예 4에 의해 제조된 Pd 나노와이어의 EDS(Energy Dispersive Spectroscopy) 결과이며,
도 18은 본 발명의 실시예 5에 의해 제조된 Au 나노와이어의 SEM 사진이며,
도 19는 본 발명의 실시예 5에 의해 제조된 Au 나노와이어의 고배율 SEM 사진이다.
본 발명은 귀금속 산화물을 선구물질로 하여 기상이송법을 이용한 귀금속 나노와이어의 제조방법 및 이에 따라 제조된 귀금속 나노와이어에 관한 것이다.
일반적으로 귀금속 단결정 나노와이어는 그 화학적 안정성이 높고, 열전도도 및 전기전도도가 커 전기, 자기, 광학 소자 및 센서에의 활용가치가 높다.
특히 Ag는 모든 금속 중에서 가장 좋은 전기 및 열 전도율을 가지고 있으며 Ag의 광학적 특성으로 인하여 가시광선 영역에서 가장 높은 SERS (Surface Enhanced Raman Scattering: 표면 증강 라만) 효율을 보여주고 있다. 이러한 Ag를 나노와이어 형태로 제조 할 경우 마이크로 전자 소자부터 광학 센서까지 많은 응용에 발전을 기대할 수 있다. 특히 SERS의 경우 신호의 크기는 Ag 나노구조의 세밀한 형태에 크게 의존하므로 확실한 화학 또는 바이오 센서의 제작을 위해선 깨끗한 표면을 갖는 잘 정의되고 잘 분석된 나노와이어를 제조하는 기술이 가장 중요하다.
Au의 경우 Ag의 경우와 마찬가지로 SERS 현상을 관찰할 수 있다. 일반적으로, 금속 나노구조체(nanostructure)들은 self-assembled monolayer (SAM) 를 이용하여 표면에 분자를 흡착시킬 수 있는데, 이를 이용하여 Au 나노구조체 표면에 균일하게 흡착된 분자층을 얻을 수 있다. Au 나노와이어와 SAM을 이용하여 분자의 SERS 현상을 관찰하고 SAM을 이루는 분자를 linker로 응용하여 선택적인 생 분자 분석 및 광 소자로 활용이 크다 할 수 있다. 또한, Au 나노선 구조를 SERS 측정에 이용할 경우 매우 고감도의 분석 기술로 이용할 수 있을 것으로 기대 된다.
Pd의 경우 센서로의 활용이 주목 받고 있다. 다양하고 정밀한 가스 센서의 개발은 과학 기술의 발전과 함께 고정밀도가 요구되는 분야에서 아직 중대한 과제로 남아있다. 또한 감지 능력이 뛰어난 센서의 개발은 국내는 물론 국외 어느 개발 팀에서도 요원한 상태이다. 특히, 연료전지의 개발과 함께 이를 상용화할 시 발생할 수 있는 수소의 누설과 이를 감시할 수 있는 고감도 연료전지용 수소 가스 센서의 개발은 차세대 청정 에너지로 사용될 연료전지의 연구와 병행되어야 하는 과제로 남아있다. 이러한 수소 센서의 개발만큼 중요시되고 있는 것이 센서로써 쓰일 물질의 개발이다. 그 중에서도 가장 주목 받고 있는 물질 중 하나가 Pd 금속으로, 수소와 강한 흡착력을 보이며, 자체 부피의 900배 만큼이나 수소를 흡수할 수 있는 금속 Pd를 이용하여 나노와이어로 합성 하여 고감도 센서로의 응용에 대한 연구가 많은 국내외 그룹에서 진행 중이다.
상술한 바와 같이 귀금속 나노와이어의 전기, 자기 또는 광학 소자, 센서로의 활용가치가 매우 높으나 기상에서 귀금속 나노와이어가 합성된 경우는 보고된 바 없으며, 기존에 발표된 귀금속 나노와이어의 합성법은 대부분 주형, 계면 활성제, 막을 만드는 물질(capping agent)을 이용한 액상 화학법이 주를 이루고 있으며, 촉매 없이 기상을 이용하여 귀금속 나노와이어가 제조된 결과는 현재까지 보고된 바 없다.
그러나 상기 액상 화학법은 귀금속 나노와이어의 형상 조절이 어려우며, 제조된 귀금속 나노와이어의 순도가 떨어지고, 나노와이어에 결함이 존재하거나 다결 정체의 나노와이어가 합성되는 단점이 있다.
상술한 문제점들을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 촉매를 사용하지 않는 기상이송법을 이용하여 고순도, 고품질의 귀금속 단결정 나노와이어 및 그 제조방법을 제공하는 것이며, 본 발명의 또 다른 목적은 본 발명의 귀금속 단결정나노와이어가 구비된 소자 또는 센서를 제공함에 있다.
본 발명의 귀금속 단결정 나노와이어의 제조방법은 반응로의 전단부에 위치시킨 귀금속산화물, 귀금속물질 또는 할로겐화귀금속(noble metal halide)를 포함하는 선구물질과 반응로의 후단부에 위치시킨 반도체 또는 부도체 단결정 기판을 불활성 기체가 흐르는 분위기에서 열처리하여 상기 단결정 기판 상에 귀금속 단결정 나노와이어가 형성되는 특징을 갖는다.
본 발명의 제조방법은 촉매를 사용하지 않고 단순히 귀금속산화물, 귀금속물질 또는 할로겐화귀금속을 선구물질로 사용하여 단결정 기판상에 귀금속 나노와이어를 형성시키는 방법으로, 촉매를 사용하지 않고 기상의 물질이동경로를 통해 귀금속 단결정 나노와이어를 제조하므로 그 공정이 간단하고 재현성이 있으며, 불순물을 포함하지 않는 고순도의 나노와이어를 제조할 수 있는 장점이 있다.
또한 상기 반응로 전단부 및 반응로 후단부의 온도를 각각 조절하고, 상기 불활성 기체의 흐름 정도와 상기 열처리 시 이용되는 열처리 관내 압력을 조절하여 최종적으로 단결정 기판상부에서 금속물질의 핵생성 구동력, 성장 구동력, 핵생성 속도 및 성장 속도를 조절하는 방법이므로, 귀금속 단결정 나노와이어의 크기 및 기판상의 밀도등이 제어 가능하고 재현가능하며, 결함이 없고 결정성이 좋은 고품질의 귀금속 단결정 나노와이어를 제조할 수 있게 된다.
따라서 본 발명의 핵심 사항은 촉매를 이용하지 않고 귀금속산화물, 귀금속물질 또는 할로겐화귀금속을 선구물질로 하여 기상이송법을 이용하여 금속나노와이어를 제조하는 데에 있으며, 고품질, 고순도, 바람직한 형상의 나노와이어를 제조하기 위해서 가장 중요한 핵심 조건은 반응로 전단부 및 반응로 후단부 각각의 온도, 상기 불활성 기체의 흐름 정도 및 상기 열처리 시의 압력 조건이다.
귀금속나노와이어를 제조하기 위한 선구물질로 귀금속산화물, 귀금속물질 또는 할로겐화귀금속을 사용할 수 있으며, 상기 귀금속산화물은 산화은, 산화금 또는 산화팔라듐에서 선택되고, 상기 귀금속물질은 은, 금 또는 팔라듐에서 선택되며, 상기 할로겐화귀금속(noble metal halide)은 플루오르화귀금속(noble metal fluoride), 염화귀금속(noble metal chloride), 브롬화귀금속(noble metal bromide) 또는 요오드화귀금속(noble metal iodide)에서 선택된 것이 바람직하며 더욱 바람직하게는 염화귀금속, 브롬화귀금속 또는 요오드화귀금속에서 선택된 것이 바람직하며, 가장 바람직하게는 염화귀금속인 것이 가장바람직하다. 상기 할로겐화귀금속은 할로겐화금, 할로겐화은 또는 할로겐화팔라듐에서 선택된 것이 바람직하며, 상기 할로겐화금은 플루오르화금, 염화금, 브롬화금 또는 요오드화금에서 선택된 것이 바람직하며, 상기 할로겐화은은 플루오르화은, 염화은, 브롬화은 또는 요오드화은에서 선택된 것이 바람직하고, 상기 할로겐화팔라듐은 플루오르화팔라듐, 염화팔라듐, 브롬화팔라듐 또는 요오드화팔라듐에서 선택된 것이 바람직하다. 또한 상기 할로겐화귀금속은 할로겐화귀금속수화물을 포함한다.
상기 선구물질은 바람직하게 귀금속산화물 또는 귀금속물질인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 귀금속산화물인 것이 더욱 바람직하다.
귀금속 나노와이어의 자성 특성을 조절하기 위하여 상기 선구물질은 전이금속물질을 더 포함할 수 있으며, 상기 전이금속물질은 Co, Fe, Mg, Mn, Cr, Zr, Cu, Zn, V, Ti, Nb 또는 Y, 또는 이들의 혼합물일 수 있다.
상기 열처리 온도조건, 불활성 기체의 흐름 조건(carrier gas flow rate) 및 열처리 시의 압력 조건은 독립적으로 변화될 수 있으나, 상기 세가지 조건이 다른 조건의 상태에 따라 의존적으로 변화되어야 바람직한 품질 및 형상의 귀금속 단결정 나노와이어를 얻을 수 있다.
따라서 상기 세가지 조건들의 수치 한정이 독립적으로 의미를 갖기 보다는 세가지 조건이 합쳐진 상태에서 가장 바람직한 귀금속 단결정 나노와이어의 제조방법이 된다.
상기 반응로 전단부 및 반응로 후단부 각각의 온도는 선구물질의 녹는점, 기화점, 기화 에너지등의 물리적 성질 및 불활성 기체의 흐름 조건 및 열처리 시의 압력 조건에 따라 최적화 되어야 하지만, 바람직하게 상기 반응로 전단부의 온도가 상기 반응로 후단부의 온도 이상의 온도로 유지되는 것이 바람직하며, 상기 반응로 전단부의 온도에서 상기 반응로 후단부의 온도를 뺀 온도차가 0 내지 700℃인 것이 바람직하다.
상기 불활성 기체는 상기 반응로 전단부에서 상기 반응로 후단부 쪽으로 100 내지 600 sccm 흘려주는 것이 바람직하며, 선구물질이 귀금속산화물 또는 귀금속물질일 경우 상기 불활성 기체는 상기 반응로 전단부에서 상기 반응로 후단부 쪽으로 400 내지 600 sccm 흘려주는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 450 내지 550 sccm 흘려주는 것이 더욱 바람직하다. 선구물질이 할로겐화귀금속일 경우 상기 불활성 기체는 상기 반응로 전단부에서 상기 반응로 후단부 쪽으로 100 내지 300 sccm 흘려주는 것이 바람직하다.
상기 열처리시의 압력은 상압보다 낮은 압력을 갖는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 상기 열처리는 2 내지 50 torr의 압력이 더욱 바람직하며, 가장 바람직하게는 2 내지 20 torr의 압력이 가장 바람직하다. 그러나, 선구물질이 할로겐화귀금속일 경우 상압을 사용하여 제조하여도 무방하다.
상기의 반응로 온도 조건, 불활성 기체의 흐름 조건 및 열처리시 압력조건은 선구물질의 기화 정도, 시간당 단결정 기판으로 전달되는 기화된 선구물질의 양, 단결정 기판 상의 귀금속 물질의 핵생성 및 성장 속도, 단결정 기판 상 생성된 귀금속 물질(나노와이어)의 표면 에너지, 단결정 기판 상 생성된 귀금속 물질(나노와이어)의 응집 정도, 단결정 기판 상 생성된 귀금속 물질의 형상(morphology)에 영향을 미치게 된다.
따라서, 상기의 온도, 불활성 기체의 흐름 및 열처리시 압력조건에서 본 발명의 선구물질을 이용하여 기상이송법으로 가장 바람직한 품질과 형상으로 귀금속 나노와이어를 제조할 수 있게 된다. 상기의 조건 범위를 벗어날 시에는 제조된 나노와이어의 응집, 형상의 변화, 결함과 같은 품질의 문제가 발생할 수 있고 나노와이어의 형태가 아닌 입자, 로드등의 금속체를 얻게 되는 문제점이 있다.
열처리 시간 또한 상기의 온도, 불활성 기체의 흐름 및 열처리시 압력조건에 따라 최적화 되어야 하는데, 바람직하게는 30분 내지 2시간동안 열처리 하는 것이 바람직하다. 상기의 열처리 시간동안 불활성 기체에 의해 기화된 선구물질이 단결정 기판으로 이동하여 핵 생성 및 성장에 참여하게 되지만, 이와 동시에 단결정 기판에 이미 형성된 귀금속 물질들 사이에서 기상 및 기판 표면을 통한 귀금속 물질이동(원자 또는 클러스터 단위의 물질이동)이 일어나며 오스왈드 라이프닝(Ostwald ripening)이 일어나게 된다.
따라서, 상기의 열처리 후 귀금속 나노와이어가 형성된 단결정 기판을 선구물질을 제거한 상태로 다시 열처리 하여 귀금속 나노와이어의 밀도, 크기등을 조절 할 수도 있다.
상술한 바와 같이 본 발명의 제조방법은 귀금속산화물, 귀금속물질 또는 할로겐화귀금속을 선구물질로 이용한다는 점과 상기 선구물질을 이용하여 귀금속나노와이어를 제조할 수 있는 기상이송법을 제안하는 데에 있으므로 본 제조방법에 사용가능한 선구물질은 모든 귀금속산화물, 귀금속물질 또는 할로겐화귀금속이 가능하고, 이를 이용하여 모든 귀금속 단결정 나노와이어가 제조 가능하다. 특히 상기 귀금속산화물은 산화금, 산화은, 산화팔라듐, 산화백금, 산화이리듐, 산화오스뮴, 산화로듐 또는 산화루테늄이 사용 가능하며, 상기의 귀금속산화물을 이용하여 금, 은, 팔라듐, 백금, 이리듐, 오스뮴, 로듐 또는 루테늄 단결정 나노와이어를 제조할 수 있다.
상기 산화금, 산화은, 산화팔라듐, 산화백금, 산화이리듐, 산화오스뮴, 산화로듐 또는 산화루테늄의 귀금속산화물은 상온 상압에서 열역학적으로 안정한 양론 비를 갖는 산화물일 수 있으며, 귀금속에 의한 점결함 또는 산소에 의한 점결함에 기인한 상기 안정한 양론 비를 갖지 않는 귀금속 산화물 일 수 있다.
또한 상기 반도체 또는 부도체 단결정 기판은 상기의 열처리 조건에서 화학적/열적으로 안정한 반도체 또는 부도체이면 모두 사용가능하나 바람직하게는 실리콘 단결정, 게르마늄 단결정 또는 실리콘게르마늄 단결정에서 선택된 4족 단결정, 갈륨비소 단결정, 인듐인 단결정 또는 갈륨인 단결정에서 선택된 3-5족 단결정, 2-6족 단결정, 4-6족 단결정, 사파이어 단결정 또는 이산화규소 단결정에서 선택된 단결정 기판을 사용하는 것이 바람직하다.
그러나, 상기 기판은 단순히 기판 상부로 귀금속 나노와이어가 형성될 공간을 제공해 주는 역할을 할 뿐이므로 필요에 의해 상술한 단결정 기판 물질의 다결정체를 사용하여도 무방하다.
본 발명의 제조방법의 우수함을 실험적으로 입증하기 위하여 본 발명의 제조방법에 따라 산화은, 산화금, 산화팔라듐을 선구물질로 사용하여 Ag 단결정 나노와이어, Au 단결정 나노와이어 또는 Pd 단결정 나노와이어를 각각 제조(실시예 1, 2, 3) 하였다. 앞서 상술한 바와 같이 상기 산화은, 산화금, 산화팔라듐은 안정한 양 론 비를 갖는 Ag2O, AgO, Au2O, AuO, Au2O3, PdO일 수 있으며, 안정한 양론 비를 갖지 않는 산화은, 산화금, 산화팔라듐일 수 있다.
하기의 실시예 1, 2, 3에서는 각각 Ag2O, Au2O3, PdO를 선구물질로 사용하였다.
이때, 앞서 상술한 바와 같이 반응로 전단부 및 반응로 후단부 각각의 온도는 귀금속산화물 및 귀금속의 녹는점, 기화점, 기화 에너지등의 물리적 성질에 따라 최적화 되어야 하므로 귀금속산화물로 산화은, 은 또는 할로겐화은을 이용하여 Ag 단결정 나노와이어를 제조할 경우 상기 반응로 전단부의 온도에서 상기 반응로 후단부의 온도를 뺀 온도차가 250 내지 650℃ 인 것이 바람직하고, 선구물질(귀금속산화물)은 850 내지 1050℃로 유지되고, 상기 단결정 기판은 400 내지 600℃로 유지되는 것이 바람직하다.
상기 귀금속산화물로 산화금, 금 또는 할로겐화금을 이용하여 Au 단결정 나노와이어를 제조할 경우 상기 반응로 전단부의 온도에서 상기 반응로 후단부의 온도를 뺀 온도차가 0 내지 300℃ 인 것이 바람직하고, 상기 선구물질은 1000 내지 1200℃로 유지되고, 상기 단결정 기판은 900 내지 1000℃로 유지되는 것이 바람직하다.
상기 귀금속산화물로 산화팔라듐, 팔라듐 또는 할로겐화팔라듐를 이용하여 Pd 단결정 나노와이어를 제조할 경우 상기 반응로 전단부의 온도에서 상기 반응로 후단부의 온도를 뺀 온도차가 0 내지 300℃ 인 것이 바람직하고, 상기 선구물질은 1000 내지 1200℃로 유지되고, 상기 단결정 기판은 900 내지 1000℃로 유지되는 것이 바람직하다.
(실시예 1)
반응로에서 기상이송법을 이용하여 Ag 단결정 나노와이어를 합성하였다.
상기 반응로는 전단부와 후단부로 구별이 되고 독립적으로 가열체(heating element) 및 온도 조절 장치를 구비하고 있다. 반응로내의 관은 직경 1인치, 길이 60cm 크기의 석영 (Quzrtz) 재질로 된 것을 사용하였다.
반응로 전단부의 가운데에 선구물질인 Ag2O(Sigma-Aldrich, 226831) 0.5g을 담은 고순도 알루미나 재질의 보트형 용기를 위치시키고, 반응로 후단부의 가운데에는 실리콘 기판을 위치시켰다. 아르곤 기체는 반응로 전단부로 투입되어 반응로 후단부로 배기되며 반응로 후단부에는 진공펌프가 구비되어 있다. 상기 진공펌프를 이용하여 석영 관내 압력을 15 torr로 유지하였으며, MFC(Mass Flow Controller)를 이용하여 500 sccm의 Ar이 흐르도록 하였다.
상기 실리콘 기판은 표면에 자연산화막이 형성되어 있는 (100)결정면을 갖는 실리콘 웨이퍼를 사용하였다.
반응로 전단부(선구물질이 담긴 알루미나 보트)의 온도는 950℃로 유지하고, 반응로 후단부(실리콘 기판)의 온도는 500℃로 유지한 상태에서 30분 동안 열처리 하여 Ag 단결정 나노와이어를 제조하였다.
(실시예 2)
반응로에서 기상이송법을 이용하여 Au 단결정 나노와이어를 합성하였다.
선구물질, 열처리 온도 및 단결정 기판의 물질을 제외하고 실시예 1과 동일한 조건 및 장치를 이용하여 Au 나노와이어를 제조하였다.
선구물질로 Au2O3(Sigma-Aldrich, 334057) 0.05g을 사용하였고, 단결정 기판으로 표면이 (0001)면인 사파이어 단결정을 사용하였다.
반응로 전단부(선구물질이 담긴 알루미나 보트)의 온도는 1100℃로 유지하고, 반응로 후단부(사파이어 기판)의 온도는 900℃로 유지한 상태에서 30분 동안 열처리 하여 Au 단결정 나노와이어를 제조하였다.
(실시예 3)
반응로에서 기상이송법을 이용하여 Pd 단결정 나노와이어를 합성하였다.
선구물질, 열처리 온도, 압력 및 단결정 기판의 물질을 제외하고 실시예 1과 동일한 조건 및 장치를 이용하여 Pd 나노와이어를 제조하였다.
선구물질로 PdO(Sigma-Aldrich, 203971) 0.03g을 사용하였고, 단결정 기판으로 표면이 (0001)면인 사파이어 단결정을 사용하였다. 진공펌프를 이용하여 석영 관내 압력을 5 torr로 유지하였다.
반응로 전단부(선구물질이 담긴 알루미나 보트)의 온도는 1100℃로 유지하 고, 반응로 후단부(사파이어 기판)의 온도는 900℃로 유지한 상태에서 30분 동안 열처리 하여 Pd 단결정 나노와이어를 제조하였다.
본 발명의 제조방법에 따라 팔라듐을 선구물질로 사용(실시예 4)하여 Pd 단결정 나노와이어를 제조하였으며, 염화금을 선구물질로 사용(실시예 5)하여 Au 단결정 나노와이어를 제조하였다.
(실시예 4)
반응로에서 기상이송법을 이용하여 Pd 단결정 나노와이어를 합성하였다.
선구물질로 Pd(Sigma-Aldrich, 203939) 0.03 g을 사용한 것을 제외하고 실시예 3과 동일한 조건 및 장치를 이용하여 Pd 단결정 나노와이어를 제조하였다.
(실시예 5)
반응로에서 기상이송법을 이용하여 Au 단결정 나노와이어를 합성하였다.
선구물질, 압력, 불활성기체의 흐름조건을 제외하고 실시예 2와 동일한 조건 및 장치를 이용하여 Au 단결정 나노와이어를 제조하였다.
선구물질로 AuCl(Sigma-Aldrich, 481130) 0.05 g을 사용하였으며, 진공펌프를 이용하여 석영 관내 압력을 5 torr로 유지하였으며, MFC(Mass Flow Controller)를 이용하여 150 sccm의 Ar이 흐르도록 하였다.
상기 실시예 1 내지 5을 통해 제조된 귀금속 단결정 나노와이어를 분석하여 본 발명의 제조 방법으로 제조된 귀금속 단결정 나노와이어의 품질, 형상 및 순도등을 분석하였다.
도 1 내지 도 6은 실시예 1을 통해 제조된 Ag 나노와이어를 이용한 측정 결과이다.
도 1은 실리콘 단결정 기판위에 제조된 Ag 나노와이어의 SEM(Scanning Electron Microscope) 사진이며, 도 1에서 알 수 있듯이 다량의 나노와이어가 수십 마이크로미터 길이를 갖는 균일한 크기로 실리콘 단결정 기판과 분리되어 제조됨을 알 수 있으며, 나노와이어의 장축 방향으로 곧게 뻗은 형상을 가지며 나노와이어끼리 뭉침 없이 개별적으로 분리 가능한 Ag 나노와이어가 제조된 것을 알 수 있으며, Ag 단결정 나노와이어의 단축의 지름이 80 내지 150 nm이며 장축의 길이는 10 ㎛ 이상임을 알 수 있다.
도 2는 Ag 나노와이어의 TEM(Transmission Electron Microscope) 사진이며, 도 2를 통해 제조된 Ag 나노와이어의 형상을 상세히 관찰하면 매끈한 표면을 갖는 Ag 나노와이어가 형성된 것을 알 수 있으며, 상기 Ag 단결정 나노와이어의 성장방향에 대한 수직방향의 단면은 단면 외주 상 접선의 기울기 값이 연속적으로 변화되는 부드럽게 곡률진 형상을 가지고, 표면 에너지의 최소화를 위해 상기 단면이 원형인 것을 알 수 있다. 또한 Ag 단결정 나노와이어의 성장 방향 쪽의 끝단의 단면이 각이 지지 않은 타원형인 것을 알 수 있다.
도 3은 제조된 단일한 Ag 나노와이어에서 3축의 존 엑시스(Zone Axis)에 대한 SAED(Selected Area Electron Diffraction) 패턴들이다. 도 3의 회절 패턴들에 의해 하나의 Ag 나노와이어가 단일한 결정체임을 알 수 있으며, 도 3의 존 엑시스 점(투과점)과 회절 점 사이의 거리 및 존 엑시스에 따른 전자회절 패턴 결과에 의해, 제조된 Ag 나노와이어가 면심입방구조(FCC; Face Centered Cubic)를 가짐을 알 수 있으며, 벌크 Ag와 동일한 유니트 셀(unit cell) 크기를 가짐을 알 수 있다.
도 4는 Ag 나노와이어의 HRTEM(High Resolution Transmission Electron Microscope)사진이다. 도 4에서 알 수 있듯이 부드럽게 곡률 진 Ag 나노와이어의 장축을 이루는 표면이 원자적으로도 불규칙한 구조(atomically rough structure)임을 알 수 있으며, Ag 나노와이어의 성장방향이 <110> 방향임을 알 수 있다. 또한 (110) 면간 간격이 벌크 Ag와 동일한 0.29nm 임을 알 수 있다. 또한 다수의 Ag 나노와이어의 성장 방향을 TEM의 전자회절 분석을 통해 분석한 결과 <110> 이외에도 <100>의 성장 방향을 갖는 Ag 나노와이어 또한 존재함을 알 수 있었다.
도 5는 TEM 장비에 부착된 EDS(Energy Dispersive Spectroscopy)를 이용한 Ag 나노와이어의 성분 분석 결과이다. 도 5의 결과를 통해 알 수 있듯이 그리드(grid)와 같이 측정장비의 특성상 부차적으로 측정된 물질을 제외하면 제조된 나노와이어가 Ag 만으로 이루어진 것을 알 수 있다.
도 6은 Ag 나노와이어의 XRD(X-Ray Diffraction) 결과이다. 상기 도 6의 회절 결과는 회절 픽의 이동(peak shift)없이 벌크의 Ag 회절 결과와 정확히 일치되며, 제조된 Ag 나노와이어가 면심입방구조(FCC; Face Centered Cubic)를 가짐을 알 수 있다.
도 7 내지 도 10은 실시예 2을 통해 제조된 Au 나노와이어를 이용한 측정 결과이다. 도 7은 사파이어 단결정 기판위에 제조된 Au 나노와이어의 SEM(Scanning Electron Microscope) 사진이며, Ag 나노와이어 제조 결과와 마찬가지로 다량의 나노와이어가 수십 마이크로미터 길이를 갖는 균일한 크기로 사파이어 단결정 기판과 분리되어 제조됨을 알 수 있으며, 나노와이어의 장축 방향으로 곧게 뻗은 형상을 가지며 나노와이어끼리 뭉침 없이 개별적으로 분리 가능한 Au 나노와이어가 제조된 것을 알 수 있으며, Au 단결정 나노와이어의 단축의 지름이 50 내지 150 nm이며 장축의 길이는 50 ㎛ 이상임을 알 수 있다.
도 8은 Au 나노와이어의 XRD(X-Ray Diffraction) 결과이다. 상기 도 8의 회절 결과는 회절 픽의 이동(peak shift)없이 벌크의 Au 회절 결과와 정확히 일치되며, 제조된 Au 나노와이어가 면심입방구조(FCC; Face Centered Cubic)를 가짐을 알 수 있다.
제조된 Au 나노와이어의 구조 및 형상을 TEM을 이용하여 상세히 관찰하면, 도 9 (a) 내지 (b)의 결과에서 알 수 있듯이 제조된 Au 나노와이어가 매끈한 표면을 가짐을 알 수 있으며, Ag와는 달리 상기 Au 단결정 나노와이어의 성장 방향 쪽의 끝단이 각이져 있는 것(faceted shape)을 알 수 있으며 도 9 (a)의 SAED를 통해 제조된 Au 나노와이어가 단일한 결정체로 이루어진 단결정체임을 알 수 있으며, Au 단결정 나노와이어의 성장방향(장축)이 <110> 방향이며, 다수의 Au 나노와이어의 성장 방향을 TEM의 전자회절 분석을 통해 분석한 결과 <110> 이외에도 <100>의 성장 방향을 갖는 Au 나노와이어 또한 존재함을 알 수 있었다. 또한 상기 각진 형태의 나노와이어의 각진 표면을 형성하는 각 면은 {111} {110} {100}과 같은 저지수 면임을 알 수 있다.
도 10은 TEM 장비에 부착된 EDS(Energy Dispersive Spectroscope)를 이용한 Au 나노와이어의 성분 분석 결과이다. 도 10의 결과를 통해 알 수 있듯이 그리드(grid)와 같이 측정 장비의 특성상 부차적으로 측정된 물질을 제외하면 제조된 나노와이어가 Au 만으로 이루어진 것을 알 수 있다.
도 11 내지 도 14는 실시예 3을 통해 제조된 Pd 나노와이어를 이용한 측정 결과이다. 도 11은 사파이어 단결정 기판위에 제조된 Pd 나노와이어의 SEM(Scanning Electron Microscope) 사진이며, Ag 나노와이어 제조 결과와 마찬가지로 다량의 나노와이어가 수 마이크로미터 길이를 갖는 균일한 크기로 사파이어 단결정 기판과 분리되어 제조됨을 알 수 있으며, 나노와이어의 장축 방향으로 곧게 뻗은 형상을 가지며 나노와이어끼리 뭉침 없이 개별적으로 분리 가능한 Pd 나노와이어가 제조된 것을 알 수 있으며, Pd 단결정 나노와이어의 단축의 지름이 50 내지 150 nm이며 장축의 길이는 5 ㎛ 이상임을 알 수 있다.
도 12는 Pd 나노와이어의 XRD(X-Ray Diffraction) 결과이다. 상기 도 12의 회절 결과에서 알 수 있듯이 제조된 Pd 나노와이어가 벌크 Pd의 회절결과와 일치하며, 면심입방구조(FCC; Face Centered Cubic)를 가짐을 알 수 있다.
제조된 Pd 나노와이어의 구조 및 형상을 TEM을 이용하여 상세히 관찰하면, 도 13 (a) 내지 (b)의 결과에서 알 수 있듯이 제조된 Pd 나노와이어가 매끈한 표면을 가짐을 알 수 있으며, Ag와는 달리 상기 Pd 단결정 나노와이어의 성장 방향 쪽의 끝단이 각이져 있는 것(faceted shape)을 알 수 있으며 도 13 (a)의 SAED를 통해 제조된 Pd 나노와이어가 단일한 결정체로 이루어진 단결정체임을 알 수 있으며, Pd 단결정 나노와이어의 성장방향(장축)이 <100> 방향임을 알 수 있다. 또한 다수의 Pd 나노와이어의 성장 방향을 TEM의 전자회절 분석을 통해 분석한 결과 [100] 이외에도 <110>의 성장 방향을 갖는 Pd 나노와이어 또한 존재함을 알 수 있었다. 또한 상기 각진 형태의 나노와이어의 각진 표면을 형성하는 각 면은 {111} {110} {100}과 같은 저지수 면임을 알 수 있다.
도 14는 TEM 장비에 부착된 EDS(Energy Dispersive Spectroscopy)를 이용한 Pd 나노와이어의 성분 분석 결과이다. 도 14의 결과를 통해 알 수 있듯이 그리드(grid)와 같이 측정장비의 특성상 부차적으로 측정된 물질을 제외하면 제조된 나노와이어가 Pd 만으로 이루어진 것을 알 수 있다.
도 15 내지 도 17은 실시예 4을 통해 제조된 Pd 나노와이어를 이용한 측정 결과이다. 도 15는 사파이어 단결정 기판위에 Pd 선구물질을 이용하여 제조된 Pd 나노와이어의 SEM(Scanning Electron Microscope) 사진이며, 산화팔라듐 선구물질을 이용한 제조 결과와 마찬가지로 다량의 나노와이어가 수 마이크로미터 길이를 갖는 크기로 사파이어 단결정 기판과 분리되어 제조됨을 알 수 있으며, 나노와이어 의 장축 방향으로 곧게 뻗은 형상을 가지며 나노와이어끼리 뭉침 없이 개별적으로 분리 가능한 Pd 나노와이어가 제조된 것을 알 수 있다. 도 16에서 알 수 있듯이 제조된 Pd 나노와이어가 매끈한 표면을 가짐을 알 수 있으며, 도 16의 왼쪽 상부에 도시된 SAED를 통해 제조된 Pd 나노와이어가 단일한 결정체로 이루어진 단결정체임을 알 수 있으며, Pd 단결정 나노와이어의 성장방향(장축)이 <110> 방향임을 알 수 있다. 도 17는 TEM 장비에 부착된 EDS(Energy Dispersive Spectroscopy)를 이용한 Pd 나노와이어의 성분 분석 결과이다. 도 17의 결과를 통해 알 수 있듯이 그리드(grid)와 같이 측정장비의 특성상 부차적으로 측정된 물질을 제외하면 제조된 나노와이어가 Pd 만으로 이루어진 것을 알 수 있다.
실시예 4 및 도 15 내지 도 17의 결과에서 알 수 있듯이 본 발명의 제조방법을 통해 귀금속산화물의 선구물질 뿐만 아니라 귀금속 물질을 선구물질로 사용한 경우에도 크기가 균일하며, 고품질의 단결정체이며, 불순물을 포함하지 않는 고순도 나노와이어가 기판과 분리되고 제조된 나노와이어끼리 엉김 없이 제조됨을 알 수 있다.
도 18 내지 도 19는 실시예 5을 통해 제조된 Au 나노와이어를 이용한 측정 결과이다. 도 18는 사파이어 단결정 기판위에 AuCl 선구물질을 이용하여 제조된 Au 나노와이어의 SEM(Scanning Electron Microscope) 사진이며, 도 19는 고배율의 SEM(Scanning Electron Microscope) 사진이다. AuCl의 선구물질을 이용한 경우에도 다량의 나노와이어가 수 마이크로미터 길이를 갖는 크기로 사파이어 단결정 기판과 분리되어 제조됨을 알 수 있으며, 나노와이어의 장축 방향으로 곧게 뻗은 형상을 가지며 나노와이어끼리 뭉침 없이 개별적으로 분리 가능한 Au 나노와이어가 제조된 것을 알 수 있다. 또한 상기 실시예 5를 통해 제조된 Au 나노와이어의 TEM을 이용한 전자회절 및 EDS 결과를 분석한 결과 실시예 2를 통해 제조된 Au 나노와이어와 같이 단결정이며, 고순도이고 고품질의 Au 나노와이어가 제조됨을 알 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명의 실시예 1 내지 5에 의해 제조된 귀금속 나노와이어를 분석한 결과, 본 발명의 귀금속 나노와이어는 사용된 선구물질에 관계없이 공통적으로 크기가 균일하며, 고품질의 단결정체이며, 불순물을 포함하지 않는 고순도 나노와이어임을 알 수 있다. 또한 기판 상에 다량의 나노와이어가 형성되며, 각각의 나노와이어가 엉켜있지 않고 개별적으로 분리 가능한 것을 알 수 있다.
본 발명의 귀금속 나노와이어 제조방법 및 본 발명의 제조방법에 의해 제조된 귀금속 나노와이어는 제어 가능하고 재현가능하며 단순한 제조공정을 통하여 대량의 고순도 고품질 나노와이어를 제공함으로써 귀금속 나노와이어에 자체에 대한 물리적, 광학적, 전자기적 성질을 연구할 수 있는 발판을 제공하며, 금속 중 전기 전도도 및 열 전도율이 좋고 화학적으로 안정한 귀금속 나노와이어를 이용하여 전기 소자, 광 소자 또는 자기 소자의 특성을 향상시킬 수 있으며 그 크기를 감소시킬 수 있고, 특히 귀금속 나노와이어의 표면 특성을 이용한 분광 장치에 구비되거나, 생물학적 정보 검출 장치(bio sensor), 광, 전기, 자기, 열 또는 진동, 또는 이들의 조합을 검출하는 장치(sensor)에 구비되어 검출 특성을 조절하고 센서의 민 감도, 정확성, 재현성을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 제조방법은 촉매를 사용하지 않는 기상이송법을 이용하여 귀금속 나노와이어를 제조할 수 있어 그 공정이 간단하고 재현성이 있으며, 제조된 나노와이어가 결함 및 불순물을 포함하지 않는 완벽한 단결정 상태의 고순도 고품질 귀금속 나노와이어인 장점을 가지며, 단결정 기판 상에 응집되어 있지 않은 균일한 크기의 귀금속 나노와이어를 대량생산할 수 있는 장점이 있다.
또한 귀금속 나노와이어를 제어 가능하고 재현가능하며 단순한 제조공정을 이용하여 대량 제공함으로써 귀금속 나노와이어에 자체에 대한 물리적, 광학적, 전자기적 성질을 연구할 수 있는 계기를 마련하였으며, 금속 중 전기 전도도 및 열 전도율이 좋고 화학적으로 안정한 고순도 고품질의 Ag 나노와이어, Au 나노와이어 및 Pd 나노와이어를 제공하여 이를 이용한 고 민감도, 고 효율의 전기 소자, 광 소자 또는 자기 소자의 활용에의 길을 제공하며, 특히 귀금속 나노와이어의 표면 특성을 이용한 분광 장치, 생물학적 정보 검출 장치(bio sensor), 광, 전기, 자기, 열 또는 진동, 또는 이들의 조합을 검출하는 장치(sensor)로 활용될 수 있다.

Claims (31)

  1. 반응로의 전단부에 위치시킨 귀금속산화물, 귀금속물질 또는 할로겐화귀금속을 포함하는 선구물질과 반응로의 후단부에 위치시킨 반도체 또는 부도체 단결정 기판을 불활성 기체가 흐르는 분위기에서 열처리하여 상기 단결정 기판 상에 귀금속 단결정 나노와이어가 형성되는 것을 특징으로 하는 귀금속 단결정 나노와이어 제조방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 불활성 기체는 상기 반응로 전단부에서 상기 반응로 후단부 쪽으로 100 내지 600 sccm 흘려주는 것을 특징으로 하는 귀금속 단결정 나노와이어 제조방법.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 열처리는 2 내지 50 torr의 압력에서 열처리 되는 것을 특징으로 하는 귀금속 단결정 나노와이어 제조방법.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 반응로 전단부의 온도가 상기 반응로 후단부의 온도와 동일하거나 더 높은 온도이며, 상기 반응로 전단부의 온도에서 상기 반응로 후단부의 온도를 뺀 온도차가 0 내지 700℃인 것을 특징으로 하는 귀금속 단결정 나노와이어 제조방법.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 귀금속산화물은 산화은, 산화금 또는 산화팔라듐에서 선택되고, 상기 귀금속물질은 은, 금 또는 팔라듐에서 선택된 것을 특징으로 하는 귀금속 단결정 나노와이어 제조방법.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 불활성 기체는 상기 반응로 전단부에서 상기 반응로 후단부 쪽으로 400 내지 600 sccm 흘려주는 것을 특징으로 하는 귀금속 단결정 나노와이어 제조방법.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 할로겐화귀금속(noble metal halide)은 플루오르화귀금속(noble metal fluoride), 염화귀금속(noble metal chloride), 브롬화귀금속(noble metal bromide) 또는 요오드화귀금속(noble metal iodide)에서 선택된 것을 특징으로 하는 귀금속 단결정 나노와이어 제조방법.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 불활성 기체는 상기 반응로 전단부에서 상기 반응로 후단부 쪽으로 100 내지 300 sccm 흘려주는 것을 특징으로 하는 귀금속 단결정 나노와이어 제조방법.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 선구물질은 전이금속물질을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 귀금속 단결정 나노와이어 제조방법.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 단결정 기판은 사파이어 기판 또는 실리콘 기판인 것을 특징으로 하는 귀금속 단결정 나노와이어 제조방법.
  11. 제 3항에 있어서,
    상기 귀금속산화물은 산화은, 은 또는 할로겐화은이며, 상기 귀금속 단결정 나노와이어는 Ag 나노와이어인 것을 특징으로 하는 귀금속 단결정 나노와이어 제조방법.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 선구물질은 850 내지 1050℃로 유지되고, 상기 단결정 기판은 400 내지 600℃로 유지되는 것을 특징으로 하는 귀금속 단결정 나노와이어 제조방법.
  13. 제 3항에 있어서,
    상기 귀금속산화물은 산화금, 금 또는 할로겐화금이며 상기 귀금속 단결정 나노와이어는 Au 나노와이어인 것을 특징으로 하는 귀금속 단결정 나노와이어 제조 방법.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 선구물질은 1000 내지 1200℃로 유지되고, 상기 단결정 기판은 900 내지 1000℃로 유지되는 것을 특징으로 하는 귀금속 단결정 나노와이어 제조방법.
  15. 제 3항에 있어서,
    상기 귀금속산화물은 산화팔라듐, 팔라듐 또는 할로겐화팔라듐이며, 상기 귀금속 단결정 나노와이어는 Pd 나노와이어인 것을 특징으로 하는 귀금속 단결정 나노와이어 제조방법.
  16. 제 15항에 있어서,
    상기 선구물질은 1000 내지 1200℃로 유지되고, 상기 단결정 기판은 900 내지 1000℃로 유지되는 것을 특징으로 하는 귀금속 단결정 나노와이어 제조방법.
  17. 제 1항 내지 제 16항에서 선택된 어느 한 항의 제조방법에 의해 제조된 귀금속 단결정 나노와이어.
  18. 제 17항에 있어서,
    상기 귀금속 단결정 나노와이어는 Ag 단결정 나노와이어인 것을 특징으로 하 는 귀금속 단결정 나노와이어.
  19. 제 18항에 있어서,
    상기 Ag 단결정 나노와이어는 면심입방구조(Face Centered Cubic)인 것을 특징으로 하는 귀금속 단결정 나노와이어.
  20. 제 18항에 있어서,
    상기 Ag 단결정 나노와이어의 성장방향에 대한 수직방향의 단면은 단면 외주 상 접선의 기울기 값이 연속적으로 변화되는 것을 특징으로 하는 귀금속 단결정 나노와이어.
  21. 제 20항에 있어서,
    상기 단면은 원형인 것을 특징으로 하는 귀금속 단결정 나노와이어.
  22. 제 18항에 있어서,
    상기 Ag 단결정 나노와이어의 성장 방향 쪽의 끝단의 단면은 타원형인 것을 특징으로 하는 귀금속 단결정 나노와이어.
  23. 제 17항에 있어서,
    상기 귀금속 단결정 나노와이어는 Au 단결정 나노와이어인 것을 특징으로 하 는 귀금속 단결정 나노와이어.
  24. 제 23항에 있어서,
    상기 Au 단결정 나노와이어는 면심입방구조(Face Centered Cubic)인 것을 특징으로 하는 귀금속 단결정 나노와이어.
  25. 제 18항에 있어서,
    상기 귀금속 단결정 나노와이어는 Pd 단결정 나노와이어인 것을 특징으로 하는 귀금속 단결정 나노와이어.
  26. 제 25항에 있어서,
    상기 Pd 단결정 나노와이어는 면심입방구조(Face Centered Cubic)인 것을 특징으로 하는 귀금속 단결정 나노와이어.
  27. 제 1항 내지 제 16항에서 선택된 어느 한 항의 제조방법에 의해 제조된 귀금속 단결정 나노와이어가 구비된 전기 소자, 광 소자 또는 자기 소자를 포함하는 귀금속 단결정 나노와이어가 구비된 소자.
  28. 제 27항에 있어서,
    상기 소자는 분광 장치에 구비되는 소자인 것을 특징으로 하는 귀금속 단결 정 나노와이어가 구비된 소자.
  29. 제 27항에 있어서,
    상기 소자는 생물학적 정보 검출 소자(bio sensor)인 것을 특징으로 하는 귀금속 단결정 나노와이어가 구비된 소자.
  30. 제 27항에 있어서,
    상기 소자는 광, 전기, 자기, 열 또는 진동, 또는 이들의 조합을 검출하는 소자(sensor)인 것을 특징으로 하는 귀금속 단결정 나노와이어가 구비된 소자.
  31. 제 17항 내지 제 26항에서 선택된 어느 한 항의 귀금속 단결정 나노와이어가 구비된 전기 소자, 광 소자 또는 자기 소자를 포함하는 귀금속 단결정 나노와이어가 구비된 소자.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE102009052905A1 (de) 2009-04-23 2010-11-04 Korea Advanced Institute Of Science And Technology Zwillingsfreier Einkristall-Edelmetall-Nanodraht und Herstellungsverfahren eines zwillingsfreien Einkristall-Edelmetall-Nanodrahtes
KR101251379B1 (ko) * 2011-11-17 2013-04-05 한국과학기술원 단결정 은 나노와이어를 이용한 광학 나노 안테나 및 그 제조 방법, 단결정 금속 나노와이어를 이용한 광학 나노 안테나
KR101382258B1 (ko) * 2013-02-06 2014-04-10 한국과학기술원 단결정 은 나노판을 이용한 광학 나노안테나 및 이를 포함하는 나노 광학장치
KR101503391B1 (ko) * 2013-02-28 2015-03-18 한국과학기술원 단결정 금 나노선을 포함하는 신경신호 측정용 신경전극

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7255745B2 (en) 2004-10-21 2007-08-14 Sharp Laboratories Of America, Inc. Iridium oxide nanowires and method for forming same

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009052905A1 (de) 2009-04-23 2010-11-04 Korea Advanced Institute Of Science And Technology Zwillingsfreier Einkristall-Edelmetall-Nanodraht und Herstellungsverfahren eines zwillingsfreien Einkristall-Edelmetall-Nanodrahtes
KR101251379B1 (ko) * 2011-11-17 2013-04-05 한국과학기술원 단결정 은 나노와이어를 이용한 광학 나노 안테나 및 그 제조 방법, 단결정 금속 나노와이어를 이용한 광학 나노 안테나
KR101382258B1 (ko) * 2013-02-06 2014-04-10 한국과학기술원 단결정 은 나노판을 이용한 광학 나노안테나 및 이를 포함하는 나노 광학장치
KR101503391B1 (ko) * 2013-02-28 2015-03-18 한국과학기술원 단결정 금 나노선을 포함하는 신경신호 측정용 신경전극

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