KR20120097295A - Method for producing nanowire having acid and alkali - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A manufacturing method of nano-wires which are stable under an acid anaerobic condition is provided to prevent the nano-wires from being dissolved in acid and basic solution, and blood. CONSTITUTION: A manufacturing method of nano-wires which are stable under an acid anaerobic condition comprises the following steps: growing the nano-wire on top of a substrate; and forming a protective layer with hydrocarbon or carbon fluoride on the nano-wire surface by using plasma. The nano-wire in the first step is composed of the one selected from ZnO, SnO2, and Si and GaN. The second step comprises the following steps: and forming a protective layer with hydrocarbon or carbon fluoride on top of the nano-wire surface by using the plasma. In the second step, the plasma vapor deposition condition is electricity of 100-1000W, the pressure of 10-100mTorr, and the flow rate of 10-100sccm of providing gas.

Description

산 및 염기성 분위기에서 안정한 나노와이어의 제조방법{Method for producing nanowire having acid and alkali}Method for producing nanowires that are stable in acid and basic atmospheres

본 발명은 산 및 염기성 용액 내에서 용해되지 않는 등 안정한 나노와이어를 제조할 수 있는 나노와이어의 제조방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a method for producing nanowires capable of producing stable nanowires, such as insoluble in acid and basic solutions.

나노와이어는 직경이 나노미터(1 nm = 10-9m) 영역이고, 길이가 직경에 비해 훨씬 큰 수백 나노미터, 마이크로미터(1 ㎛ = 10-6m) 또는 더 큰 밀리미터(1mm = 10-3m) 단위를 갖는 선형 재료이다. 이러한 나노와이어의 물성은 그들이 갖는 직경과 길이에 의존한다.Nanowires nanometers in diameter (1 nm = 10 -9 m) is the area, hundreds of length much greater than the diameter of nanometers, micrometers (1 ㎛ = 10 -6 m) or greater millimeter (1mm = 10 - Linear material with units of 3 m). The physical properties of these nanowires depend on their diameter and length.

상기 나노와이어는 작은 크기로 인하여 미세 소자에 다양하게 응용될 수 있으며, 특정 방향에 따른 전자의 이동특성이나 편광 현상을 나타내는 광학 특성을 이용할 수 있는 장점이 있다.The nanowires may be applied to a variety of micro devices due to their small size, and may have an advantage of using optical characteristics indicating movement characteristics or polarization of electrons in a specific direction.

이러한 나노와이어 소자의 제작은 접근 방식에 따라 크게 두 가지로 분류할 수 있는데 하나는 기존의 반도체 공정 특히 극미세 사진 식각 공정 등을 이용하여 실리콘 등의 재료를 식각하여 원하는 위치에 나노와이어 소자를 직접 제작하는 톱-다운(top-down)방식과 나노 와이어를 VLS(Vapor-Liquid Solide) 성장법 등을 이용하여 합성한 후 특정 위치에 정렬하여 나노와이어 소자를 제작하는 바텀-업(bottom-up)방식이 있다.The fabrication of such nanowire devices can be classified into two types according to the approach. One is to use a conventional semiconductor process, particularly an ultra-fine photolithography process, to etch a material such as silicon to directly insert a nanowire device at a desired position. Bottom-up to fabricate nanowire devices by synthesizing the top-down method and nanowires using VLS (Vapor-Liquid Solide) growth method There is a way.

종래의 톱-다운 방식은 실리콘을 식각하여 직접 나노와이어를 제작하는 것으로, 수 나노미터에서 수십 나노미터의 직경을 갖는 나노와이어를 형성하려면 극미세 패턴의 제작이 필요하므로 전자빔 리소그라피(E-beam lithography)등 극미세 패턴형성 공정을 이용한다. 이러한 톱-다운 방식은 나노와이어를 원하는 위치에 원하는 크기로 제작할 수 있는 장점이 있지만, 전자빔 리소그라피와 같은 고가의 장비를 이용해야 하므로 생산속도가 매우 느려 상용화에 어려움이 있다.The conventional top-down method is to directly fabricate nanowires by etching silicon, and to form nanowires having diameters of several nanometers to several tens of nanometers, an ultra-fine pattern is required. Thus, E-beam lithography Ultrafine pattern forming process is used. This top-down method has the advantage of producing nanowires in a desired size at a desired location, but it is difficult to commercialize because the production speed is very slow because expensive equipment such as electron beam lithography must be used.

또한, 톱-다운 방식으로 제작된 나노와이어의 특성이 자기정렬방식에 의해 제작된 나노와이어에 비하여 불균일하며, 전기적인 소자로 역할하도록 하기 위해서는 나노와이어가 절연체 위에 제작되어야 하므로 소이 기판(SOI wafer)을 사용해야 하는 단점이 있다.In addition, the characteristics of the nanowires fabricated by the top-down method are non-uniform compared to the nanowires fabricated by the self-aligning method, and in order to serve as an electrical device, the nanowires must be fabricated on an insulator, soy wafer. There is a downside to using it.

그리고, 종래의 바텀-업 방식의 VLS 성장법은 실리콘(Si), 산화아연(ZnO), 질화갈륨(GaN), 인화인듐(InP), 금속(metal) 등 대부분의 반도체, 금속 물질의 나노와이어 성장에 이용되고 있으며 나노와이어 분야에서 가장 많이 연구되고 있는 방법이다.In addition, the conventional bottom-up VLS growth method is a nanowire of most semiconductors and metal materials such as silicon (Si), zinc oxide (ZnO), gallium nitride (GaN), indium phosphide (InP), and metal (metal). It is used for growth and is the most studied method in the field of nanowires.

그러나, 나노와이어를 성장시킨 후 나노와이어 소자로 제작하기 위해서는 제조된 나노와이어를 원하는 위치에 정렬하는 과정을 거쳐야 하며, 그 후 전극 등의 추가 구조물을 제작하여야 한다.However, in order to manufacture nanowire devices after growing the nanowires, the manufactured nanowires must be aligned in a desired position, and then additional structures such as electrodes must be manufactured.

상기 정렬을 통한 나노와이어의 위치제어는 나노와이어 소자 응용을 위하여 전기영동과 같은 방법, 자기조립(Selfassembly)방법을 통해 나노와이어를 원하는 위치에 정렬시키는 방법 또는 유채 채널을 이용한 유체 유동으로 나노와이어를 정렬시키는 방법을 사용한다.
Positioning of the nanowires through the alignment is a method such as electrophoresis, self-assembly method for aligning the nanowires to a desired position for nanowire device applications, or nanowires by fluid flow using rapeseed channels. Use the sorting method.

한편, 간암 조기진단을 위한 나노선 전계효과 드랜지스터(FET; field effect transistor)는 최근에 BT와 융합되어 기존이 면연분석법의 단점을 보완할 수 있는 획기적인 기술로써 가능성이 입증되어 전 세계적으로 진단용 바이오센서로 의 개념정립 단계에 있다. 이러한 나노선 바이오센서는 나노선 표면에 특이항체가 흡착되도록 표면을 기능화하여 극미량(<10-12g)의 항원을 지표물질 없이 고감도로 측정할 수 있는 장점을 가지고 있다. On the other hand, nanowire field effect transistors (FETs) for early diagnosis of liver cancer have recently been fused with BT and have been proven as a groundbreaking technology that can compensate for the shortcomings of surface analysis. It is in the process of establishing a concept as a biosensor. These nanowire biosensors have the advantage of measuring highly sensitive (<10-12g) antigens without indicators by functionalizing the surface to adsorb specific antibodies on the nanowire surface.

저차원 나노 구조에 기반한 바이오센서의 대표적인 예로, 탄소나노튜브(CNT)를 이용한 전계효과 트랜지스터 바이오센서에 대한 연구가 전 세계적으로 가장 활발히 수행되어 오고 있다. As a representative example of a biosensor based on low dimensional nanostructures, research on field effect transistor biosensors using carbon nanotubes (CNT) has been actively conducted worldwide.

탄소나노튜브는 바이오센서로의 연구들이 많이 진행되었으나, 금속과 반도체 등 전기적 특성이 혼재되어 분리기술이 필요하며, 실리콘 기반의 나노와이어들은 공기 중에 노출되었을 경우 자연 산화막 생성에 대한 문제가 있다.Carbon nanotubes have been widely studied as biosensors, but they require separation technology due to mixed electrical properties such as metals and semiconductors, and silicon-based nanowires have a problem of natural oxide film formation when exposed to air.

최근 들어 ZnO 나노와이어들은 CNT 및 Si에 비해 상대적으로 생산비용이 저렴하며 기존 일차원 나노물질들의 문제점들을 극복할 수 있을 것으로 기대되었으나, 산 및 알칼리 용액, 혈액 내에서 단시간 내에 용해되어 나노와이어 바이오센서로 개발하지 못하고 있는 실정이다.
Recently, ZnO nanowires are relatively inexpensive to produce compared to CNTs and Si and are expected to overcome the problems of existing one-dimensional nanomaterials. It is not developed.

이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 산 및 염기성 용액, 혈액 등에서 용해되지 않는 등 안정한 나노와이어를 제조할 수 있는 나노와이어의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
An object of the present invention for solving such a conventional problem is to provide a method for producing nanowires capable of producing stable nanowires, such as insoluble in acid and basic solutions, blood, and the like.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은,The present invention for achieving the above object,

a) 기판 상에 나노와이어를 성장시키는 단계와;a) growing nanowires on the substrate;

b) 상기 나노와이어 표면에 플라즈마를 이용하여 탄화수소 또는 불화탄소로 이루어진 보호층을 형성하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 산 및 염기성 분위기에서 안정한 나노와이어의 제조방법을 제공한다.
b) forming a protective layer made of hydrocarbon or carbon fluoride on the surface of the nanowires by using a plasma; and providing a method for producing nanowires stable in an acid and basic atmosphere.

상기 a) 단계의 상기 기판은 실리콘 기판, 사파이어(sapphire), 유리, 유리 위에 실리콘을 코팅한 기판, 인듐 주석 산화물, 운모, 흑연, 황화 몰리브덴, 구리, 아연, 알루미늄, 스테인레스, 마그네슘, 철, 니켈, 금, 은의 금속, 폴리이미드, 폴리에스테르, 폴리카보네이트, 아크릴 수지로 이루어진 군으로부터 선택된 것으로 이루어진다.The substrate of step a) is a silicon substrate, sapphire, glass, a substrate coated with silicon on glass, indium tin oxide, mica, graphite, molybdenum sulfide, copper, zinc, aluminum, stainless, magnesium, iron, nickel , Gold, silver metal, polyimide, polyester, polycarbonate, acrylic resin.

상기 a) 단계의 상기 나노와이어는 ZnO, SnO2, Si, GaN 중 선택된 어느 하나로 이루어진다.The nanowire of step a) is made of any one selected from ZnO, SnO 2 , Si, GaN.

특히, 상기 b)단계에서 플라즈마 증착조건은 전력 100~1000W, 압력 10~100mTorr, 공급가스의 유량 10~100sccm인 것이 바람직하다.
In particular, the plasma deposition conditions in step b) is preferably 100 ~ 1000W power, 10 ~ 100mTorr pressure, 10 ~ 100sccm flow rate of the supply gas.

이하, 본 발명의 산 및 염기성 분위기에서 안정한 나노와이어의 제조방법에 대해 상세히 설명한다.Hereinafter, the method for producing nanowires stable in the acid and basic atmosphere of the present invention will be described in detail.

본 발명의 산 및 염기성 분위기에서 안정한 나노와이어의 제조방법은 기판 상에 나노와이어를 성장시키는 단계와, 상기 나노와이어 표면에 플라즈마를 이용하여 탄화수소 또는 불화탄소로 이루어진 보호층을 형성하는 단계를 포함하여 이루어진다.
Method of producing a nanowire stable in the acid and basic atmosphere of the present invention comprises the steps of growing a nanowire on a substrate, and forming a protective layer of hydrocarbon or carbon fluoride on the surface of the nanowire using a plasma Is done.

먼저 나노와이어 성장단계는 기판 상에 나노와이어를 성장시키는 단계로서, 기판에 나노와이어를 성장하는 방법으로는 VLS(vapor phase-liquid phasesolid phase)법, SLS(solid-liquid-solid)법, 유기금속화학증착법(MOCVD : MetalOrganic Chemical Vapor Deposition), MBE(Molecular Beam Epitaxy)법 등이 있다.First, the nanowire growth step is a step of growing nanowires on a substrate, and methods of growing nanowires on a substrate include vapor phase-liquid phasesolid phase (VLS), solid-liquid-solid (SLS), and organic metals. Chemical vapor deposition (MOCVD: Metal Organic Chemical Vapor Deposition), MBE (Molecular Beam Epitaxy) method and the like.

본 발명에서 사용가능한 기판은 크게 한정되는 것은 아니나, 플라스틱 기판 또는 유리 기판이 있으며, 바람직하 게는 실리콘 기판, 사파이어(sapphire), 유리, 유리 위에 실리콘을 코팅한 기판, 인듐 주석 산화물, 운모, 흑연, 황화 몰리브덴, 구리, 아연, 알루미늄, 스테인레스, 마그네슘, 철, 니켈, 금, 은 등의 금속, 폴리이미드, 폴리에스테르, 폴리카보네이트, 아크릴 수지 등의 플라스틱 기판 등을 사용할 수 있다.The substrate usable in the present invention is not particularly limited, but may be a plastic substrate or a glass substrate, preferably a silicon substrate, sapphire, glass, a substrate coated with silicon on glass, indium tin oxide, mica, graphite And metal substrates such as molybdenum sulfide, copper, zinc, aluminum, stainless steel, magnesium, iron, nickel, gold, silver, polyimide, polyester, polycarbonate, and acrylic resin.

그리고 상기 나노와이어의 종류는 특별히 제한되는 것은 아니나 ZnO, SnO2, Si, GaN 등으로 이루어질 수 있다. 특히 나노와이어는 제조비용이 저렴하고 양질의 단결정 나노와이어를 얻을 수 있는 ZnO로 이루어지는 것이 바람직하다.The type of the nanowires is not particularly limited, but may be formed of ZnO, SnO 2 , Si, GaN, or the like. In particular, it is preferable that the nanowires are made of ZnO, which is low in manufacturing cost and obtains high quality single crystal nanowires.

ZnO 나노와이어를 성장시키는 방법 중 VLS법을 예를 들어 설명하면 다음과 같다. The VLS method is described as an example of a method of growing ZnO nanowires as follows.

VLS법은 고온의 반응로(furnace) 내부에서 운송되는 나노와이어 전구체가 Au 등의 촉매의 표면상에서 응축되어 결정화함으로써 실리콘 나노와이어로 성장되는 방법이다.The VLS method is a method in which nanowire precursors transported in a high temperature furnace are grown on silicon nanowires by condensation and crystallization on the surface of a catalyst such as Au.

먼저 기판 상에 Au 등으로 이루어진 촉매층을 증착한다. 그리고 기판을 반응로에 넣고 기체 및 나노와이어 전구체를 주입하면서 가열하여 나노와이어를 형성시킨다. 촉매층은 Au, Ni, Ag, Pd, Pd/Ni, Ti, Co, Cr 및 Fe 등으로 이루어지고, 기체는 Ar, N2, He, H2 등으로 이루어진다.
First, a catalyst layer made of Au or the like is deposited on a substrate. The substrate is placed in a reactor and heated while injecting a gas and a nanowire precursor to form a nanowire. The catalyst layer is made of Au, Ni, Ag, Pd, Pd / Ni, Ti, Co, Cr, Fe and the like, the gas is made of Ar, N2, He, H 2 and the like.

다음으로 상기 보호층 증착단계는 상기 나노와이어 성장단계에 의해 성장된 나노와이어가 산 및 염기성 용액, 혈액 등에 용해되는 것을 방지하기 위해 나노와이어의 표면에 보호층을 증착하는 단계로서, 플라즈마를 이용하여 탄화수소 또는 불화수소로 보호층을 나노와이어의 표면에 증착시킨다.Next, the protective layer deposition step is to deposit a protective layer on the surface of the nanowires in order to prevent the nanowires grown by the nanowire growth step to dissolve in acid and basic solutions, blood, etc. A protective layer is deposited on the surface of the nanowires with hydrocarbon or hydrogen fluoride.

상기 탄화수소는 CH4, C2H2, C2H4, C3H8 등으로 이루어지고, 불화수소는 CF4, C2F6, C4F6 등으로 이루어진다.The hydrocarbon is composed of CH 4 , C 2 H 2 , C 2 H 4 , C 3 H 8 and the like, hydrogen fluoride is composed of CF 4 , C 2 F 6 , C 4 F 6 and the like.

CH4 등의 탄화수소를 이용하여 비정질 카본의 보호층을 형성할 경우 유전상수가 낮고, dangling bond의 농도가 높기 때문에 나노와이어가 산, 염기성 용액에 용해되는 것을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 기능기(fungtional group)의 흡착이 용이하게 때문에 단백질성 항체 고정화에 매우 유리한 이점을 가진다.When forming a protective layer of amorphous carbon using a hydrocarbon such as CH4, since the dielectric constant is low and the concentration of dangling bond is high, it is possible to prevent nanowires from dissolving in acid and basic solution as well as functional groups. ) Has a very advantageous advantage for the immobilization of proteinaceous antibodies because of the ease of adsorption.

그리고 CF4 등의 불화수소를 이용하여 Teflon like polymer의 보호층을 형성할 경우 나노와이어가 강산, 강염에 용해되는 것을 방지할 수 있는 이점이 있다.
And when forming a protective layer of Teflon like polymer using hydrogen fluoride, such as CF4 has the advantage that can prevent the nanowires are dissolved in strong acids, strong salts.

그리고 상기 플라즈마 증착조건은 비정질 카본 또는 Teflon like polymer의 보호층을 나노와이어의 표면에 균일하게 증착시키기 위해 전력 100~1000W, 압력 10~100mTorr, 공급가스의 유량 10~100sccm인 것이 바람직하다.
The plasma deposition conditions are preferably 100 to 1000 W, pressure 10 to 100 mTorr, and flow rate of 10 to 100 sccm of supply gas in order to uniformly deposit the protective layer of amorphous carbon or Teflon like polymer on the surface of the nanowire.

이와 같이 본 발명에 의해 제조된 나노와이어는 간암 등을 조기진단할 수 있는 바이오센서, 바이오칩 등 기타 다양한 용도로 널리 사용될 수 있다.
As described above, the nanowires prepared according to the present invention may be widely used for biosensors, biochips, and other various applications for early diagnosis of liver cancer.

본 발명의 나노와이어 제조방법에 의해 제조된 나노와이어의 표면에 비정질 카본 또는 Teflon like polymer의 보호층이 형성됨에 따라 나노와이어가 산 및 염기성 용액, 혈액 등에서 용해되는 것을 방지할 수 있어 바이오센서 등으로 널리 이용할 수 있는 효과가 있다.
As the protective layer of amorphous carbon or Teflon like polymer is formed on the surface of the nanowires prepared by the nanowire manufacturing method of the present invention, nanowires can be prevented from being dissolved in acid, basic solution, blood, etc. There is a widely available effect.

도 1은 나노와이어의 제조공정을 계략적으로 나타내는 도면이고,
도 2는 합성된 ZnO 나노선의 SEM 사진이고,
도 3은 합성된 ZnO 나노선의 회절분석(X-ray diffraction, XRD)결과를 나타내는 도면이고,
도 4는 합성된 ZnO 나노선의 TEM 사진이고,
도 5는 HRTEM사진이고,
도 6 내지 도 9는 pH4의 수용액에 0 min, 10 min, 30min, 60min 노출시킨 실시예 1의 전자현미경 사진이고,
도 10 및 도 11은 pH4의 수용액에 60 min 노출시킨 실시예 1의 투과전자현미경 사진이고,
도 12 및 도 13은 pH4의 수용액에 0 min, 10 min 노출시킨 비교예의 전자현미경 사진이고,
도 14는 pH4의 수용액에 10 min 노출시킨 비교예의 투과전자현미경 사진이고,
도 15는 XPS 분석결과이다.
1 is a view schematically showing a manufacturing process of a nanowire,
2 is a SEM photograph of the synthesized ZnO nanowires,
3 is a view showing the results of diffraction analysis (X-ray diffraction, XRD) of the synthesized ZnO nanowires,
4 is a TEM photograph of the synthesized ZnO nanowires,
5 is an HRTEM photograph,
6 to 9 are electron micrographs of Example 1 exposed to 0 min, 10 min, 30 min, 60 min in an aqueous solution of pH 4,
10 and 11 are transmission electron micrographs of Example 1 exposed to an aqueous solution of pH 4 60 min,
12 and 13 are electron micrographs of the comparative example exposed to 0 min, 10 min in an aqueous solution of pH 4,
14 is a transmission electron microscope photograph of a comparative example exposed to an aqueous solution of pH 4 10 min,
15 is an XPS analysis result.

이하, 본 발명을 실시예를 들어 상세히 설명하면 다음과 같고, 본 발명의 권리범위는 하기의 실시예에 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to Examples. The scope of the present invention is not limited to the following Examples.

[실시예 1]Example 1

실리콘 기판 위에 도 1과 같이 VLS법을 이용하여 ZnO 나노와이어를 제조하였다. 실리콘 기판 상에 Au층을 열증착법에 의해 증착시켰고, ZnO 나노와이어 합성에 Zn 분말을 사용하였으며, 처음 30분 동안 900℃로 서서히 온도를 증가시킨 후 N2 20sccm, O2 5sccm을 공급하면서 압력을 10 Torr의 조건에서 30분동안 유지시켜 ZnO 나노와이어를 성장시켰다.ZnO nanowires were prepared on the silicon substrate by using the VLS method as shown in FIG. 1. Au layer was deposited on the silicon substrate by thermal evaporation method, Zn powder was used for ZnO nanowire synthesis, and after slowly increasing the temperature to 900 ° C. for the first 30 minutes, N 2 20sccm, O 2 The ZnO nanowires were grown by maintaining the pressure at 10 Torr for 30 minutes while supplying 5 sccm.

합성된 ZnO 나노와이어의 형상은 주사전자현미경(SEM; Scanning electron microscope)으로 관찰하였고, X-선 회절분석(X-ray diffraction, XRD)과 투과전자현미경(transmission electron microscope, TEM)을 통하여 나노선의 결정학적 특성을 관찰하였다.The shape of the synthesized ZnO nanowires was observed using a scanning electron microscope (SEM), and the X-ray diffraction (XRD) and transmission electron microscope (TEM) of the nanowires were used. The crystallographic properties were observed.

도 2은 합성된 ZnO 나노선의 SEM 사진이며, 합성된 나노선의 직경은 ~ 100㎚ 이하이며, 길이는 수십 ㎛이었다. 그리고 도 3은 합성된 ZnO 나노선의 XRD 패턴으로 모든 피크(peak)가 hexagonal wurtzite rutile 구조를 나타내고 있으며, 도 4는 합성된 ZnO 나노선의 TEM 사진과 부분 회전패턴을 나타내며, XRD 회절분석과 마찬가지로 단결정 wurtzite 구조를 나타냈다.
2 is a SEM photograph of the synthesized ZnO nanowires, the diameter of the synthesized nanowires is less than ~ 100nm, the length was several tens of ㎛. 3 shows XRD patterns of the synthesized ZnO nanowires, and all peaks show hexagonal wurtzite rutile structures. FIG. 4 shows TEM images and partial rotation patterns of the synthesized ZnO nanowires. The structure is shown.

이와 같이 제조된 ZnO 나노와이어의 표면에 플라즈마를 이용하여 비정질 카본의 보호층을 형성하였다. 플라즈마 증착조건은 전력 500W, 압력 100 Torr이고, 공급가스로는 C3H8을 이용하였고, 유량은 10sccm이었다.A protective layer of amorphous carbon was formed on the surface of the ZnO nanowires thus prepared using plasma. Plasma deposition conditions were power 500W, pressure 100 Torr, C 3 H 8 was used as the feed gas, the flow rate was 10sccm.

보호층이 형성된 ZnO 나노와이어의 형상은 고분해 전자현미경(high-resolution transmission electron microscopy, HRTEM)으로 관찰하였고, HRTEM사진은 도 5로 나타냈고, 비정질 카본의 보호층은 두께가 7㎚로 ZnO 나노와이어의 표면에 균일하게 형성되었다.
The shape of the protective layer formed ZnO nanowires was observed by high-resolution transmission electron microscopy (HRTEM), the HRTEM photograph is shown in Figure 5, the protective layer of amorphous carbon is 7 nm thick ZnO nano It was formed uniformly on the surface of the wire.

[pH4 수용액에서의 안정성 시험][Stability Test in pH4 Aqueous Solution]

실시예 1의 비정질 카본의 보호층이 형성된 ZnO 나노와이어를 pH4의 수용액에 10분간 노출시켰고, 비교예로서 비정질 카본의 보호층이 형성되지 않은 ZnO 나노와이어를 사용하였다.The ZnO nanowires in which the protective layer of amorphous carbon of Example 1 was formed were exposed to an aqueous solution of pH 4 for 10 minutes, and as a comparative example, ZnO nanowires in which the protective layer of amorphous carbon was not formed were used.

실시예 1 및 비교예에 대해 pH4의 수용액에 노출시킨 후 10분 간격으로 주사전자현미경(SEM) 및 투과전자현미경(TEM)을 이용하여 용해정도를 도 6 내지 도 14와 같이 관찰하였다.The degree of dissolution was observed using the scanning electron microscope (SEM) and the transmission electron microscope (TEM) at intervals of 10 minutes after exposure to an aqueous solution of pH 4 for Example 1 and Comparative Example.

도 6 내지 도 9는 pH4의 수용액에 0 min, 10 min, 30min, 60min 노출시킨 실시예 1의 전자현미경 사진이고, 도 10 및 도 11은 pH4의 수용액에 60 min 노출시킨 실시예 1의 투과전자현미경 사진이다. 그리고 도 12 및 도 13은 pH4의 수용액에 0 min, 10 min 노출시킨 비교예의 전자현미경 사진이고, 도 14는 pH4의 수용액에 10 min 노출시킨 비교예의 투과전자현미경 사진이다.6 to 9 are electron micrographs of Example 1 exposed to 0 min, 10 min, 30 min, and 60 min in an aqueous solution of pH 4, and FIGS. 10 and 11 are transmission electrons of Example 1 exposed to 60 min in an aqueous solution of pH 4. Photomicrograph. 12 and 13 are electron micrographs of a comparative example exposed to 0 min, 10 min in an aqueous solution of pH4, Figure 14 is a transmission electron micrograph of a comparative example exposed to 10 min in an aqueous solution of pH4.

도 6 내지 도 11과 같이 실시예 1의 경우 pH4 수용액에 1시간 이상 노출되더라도 비정질 카본의 보호층이 ZnO 나노와이어를 보호하여 ZnO 나노와이어가 용해되지 않았다. 그러나 도 12 내지 도 14와 같이 비교예의 경우 pH4 수용액에 10분 노출시킨 SEM 사진에서 ZnO 나노와이어가 용해된 것을 확인할 수 있었다.
In the case of Example 1 as shown in Figure 6 to 11 even when exposed to the pH 4 aqueous solution for more than 1 hour ZnO nanowires did not dissolve because the protective layer of amorphous carbon to protect the ZnO nanowires. However, as shown in FIGS. 12 to 14, in the comparative example, ZnO nanowires were dissolved in the SEM photograph exposed to the aqueous solution of pH 4 for 10 minutes.

[pH4, pH7 및 pH10의 수용액에서의 안정성 시험][Stability Test in Aqueous Solutions of pH4, pH7 and pH10]

실시예 1의 비정질 카본의 보호층이 형성된 ZnO 나노와이어에 AFP 항체의 고정화에 필요한 APTES(Aminopropyltriethoxysilane)를 기능화 시킨 후 pH4, pH7 및 pH10의 수용액에 각각 60분간 노출시켰다. 그리고 XPS(x-ray photoelectron spectroscopy)를 이용하여 표면을 분석하였으며, 그 결과는 도 15와 같다.After functionalizing APTES (Aminopropyltriethoxysilane) required for immobilization of the AFP antibody on the ZnO nanowire having the protective layer of amorphous carbon of Example 1, the solution was exposed to an aqueous solution of pH 4, pH 7 and pH 10 for 60 minutes. And the surface was analyzed using x-ray photoelectron spectroscopy (XPS), the results are shown in FIG.

도 15와 같이 XPS 분석결과, pH4, pH7 및 pH10의 수용액에 노출된 모든 실시예 1의 비정질 카본의 보호층이 형성된 ZnO 나노와이어 표면의 분자구조에 큰 변화가 없음을 확인할 수 있었다.As a result of XPS analysis, as shown in FIG. 15, it was confirmed that there was no significant change in the molecular structure of the surface of the ZnO nanowires in which the protective layers of the amorphous carbon of Example 1 exposed to aqueous solutions of pH 4, pH 7 and pH 10 were formed.

Claims (9)

a) 기판 상에 나노와이어를 성장시키는 단계와;
b) 상기 나노와이어 표면에 플라즈마를 이용하여 탄화수소 또는 불화탄소로 보호층을 형성하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 산 및 염기성 분위기에서 안정한 나노와이어의 제조방법.
a) growing nanowires on the substrate;
b) forming a protective layer with hydrocarbons or fluorocarbons on the surface of the nanowires using plasma;
제1항에 있어서,
상기 a) 단계의 상기 기판은 실리콘 기판, 사파이어(sapphire), 유리, 유리 위에 실리콘을 코팅한 기판, 인듐 주석 산화물, 운모, 흑연, 황화 몰리브덴, 구리, 아연, 알루미늄, 스테인레스, 마그네슘, 철, 니켈, 금, 은의 금속, 폴리이미드, 폴리에스테르, 폴리카보네이트, 아크릴 수지로 이루어진 군으로부터 선택된 것으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 산 및 염기성 분위기에서 안정한 나노와이어의 제조방법.
The method of claim 1,
The substrate of step a) is a silicon substrate, sapphire, glass, a substrate coated with silicon on glass, indium tin oxide, mica, graphite, molybdenum sulfide, copper, zinc, aluminum, stainless, magnesium, iron, nickel , Gold, silver metal, polyimide, polyester, polycarbonate, a method for producing nanowires stable in an acid and basic atmosphere, characterized in that consisting of an acrylic resin.
제1항에 있어서,
상기 a) 단계의 상기 나노와이어는 ZnO, SnO2, Si, GaN 중 선택된 어느 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 산 및 염기성 분위기에서 안정한 나노와이어의 제조방법.
The method of claim 1,
The nanowire of step a) is ZnO, SnO 2 , Si, GaN method for producing a stable nanowire in an acidic and basic atmosphere, characterized in that consisting of any one of.
제3항에 있어서,
상기 a) 단계의 상기 나노와이어는 ZnO로 이루어지는 것을 특징으로 하는 산 및 염기성 분위기에서 안정한 나노와이어의 제조방법.
The method of claim 3,
The nanowire of step a) is a method for producing nanowires stable in an acid and basic atmosphere, characterized in that consisting of ZnO.
제1항에 있어서,
상기 b)단계는 상기 나노와이어 표면에 플라즈마를 이용하여 탄화수소로 보호층을 형성하는 단계인 것을 특징으로 하는 산 및 염기성 분위기에서 안정한 나노와이어의 제조방법.
The method of claim 1,
The step b) is a step of forming a protective layer with a hydrocarbon using a plasma on the surface of the nanowire, characterized in that the production method of the stable nanowire in an acid and basic atmosphere.
제1항에 있어서,
b) 상기 나노와이어 표면에 플라즈마를 이용하여 불화탄소로 이루어진 보호층을 형성하는 단계인 것을 특징으로 하는 산 및 염기성 분위기에서 안정한 나노와이어의 제조방법.
The method of claim 1,
b) forming a protective layer made of carbon fluoride on the surface of the nanowires using plasma;
상기 b)단계에서 플라즈마 증착조건은 전력 100~1000W, 압력 10~100mTorr, 공급가스의 유량 10~100sccm인 것을 특징으로 하는 나노와이어 코팅방법.
Plasma deposition conditions in step b) is 100 ~ 1000W, pressure 10 ~ 100mTorr, nanowire coating method, characterized in that the flow rate of the supply gas 10 ~ 100sccm.
나노와이어의 표면에 보호층이 구비되고, 상기 보호층은 플라즈마를 이용하여 탄화수소 또는 불화탄소로 형성된 것을 특징으로 하는 산 및 염기성 분위기에서 안정한 나노와이어
.
The protective layer is provided on the surface of the nanowire, the protective layer is stable in the acid and basic atmosphere, characterized in that formed with a hydrocarbon or carbon fluoride using a plasma
.
제8항에 있어서,
상기 나노와이어는 ZnO, SnO2, Si, GaN 중 선택된 어느 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 산 및 염기성 분위기에서 안정한 나노와이어.
9. The method of claim 8,
The nanowire is stable in the acid and basic atmosphere, characterized in that made of any one selected from ZnO, SnO 2 , Si, GaN.
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CN110788158A (en) * 2019-10-23 2020-02-14 西安空间无线电技术研究所 Preparation method of dielectric film coated low-passive intermodulation metal mesh

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