KR20130116695A - 전이금속 나노 전극 및 이의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기판 상에 단결정의 전이금속 나노선 또는 전이금속 나노판을 형성하는 단계; 금속 팁의 단부에 전도성 접착제를 부착하는 단계; 상기 전도성 접착제가 부착된 금속 팁의 단부를 기판상에 형성된 전이금속 나노선의 상단부 또는 전이금속 나노판의 단부와 접촉함으로써, 전이금속 나노선 또는 전이금속 나노판을 기판으로부터 분리하여 상기 금속 팁에 부착시키는 단계; 및 상기 전이금속 나노선 또는 전이금속 나노판이 결합된 금속 팁의 금속 표면이 노출되지 않도록 절연체로 코팅하는 단계;를 포함하는, 전이금속 나노 전극의 제조 방법 및 이에 의해 제조되는 전이금속 나노 전극에 관한 것이다.

Description

전이금속 나노 전극 및 이의 제조 방법{TRANSITION METAL NANO ElECTRODE AND A METHOD OF FABRICATING THEREOF}

본 발명은 깨끗한 표면과 결함 없이 완벽한 결정 특성을 가진 전이금속 나노선 또는 전이금속 나노판을 포함하는 전이금속 나노 전극 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 금속 팁; 및 기판상에 전이금속 증기를 공급하여 에피택셜(epitaxial) 성장시킴으로서 얻어지고, 상기 금속 팁의 일단부에 부착되는 단결정 구조의 전이금속 나노선 또는 전이금속 나노판;을 포함하는 전이금속 나노 전극 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.

나노미터 크기의 전극에서는 전극 표면으로의 물질 확산이 향상되고, 외부 전압에 대한 전기이중층의 반응이 빨라져서 높은 감도 및 빠른 응답성의 전기화학적 분석이 가능해진다. 또한 극소의 크기는 높은 공간 정밀도를 제공하는데, 대표적인 응용 예로 주사전기화학현미경(scanning electrochemical microscop)의 전극으로 활용되었을 때 공간 해상도가 증가되는 것을 들 수 있겠다. 최근에는 나노 전극을 세포 또는 조직과 같은 생물학적 시스템에 적용하려는 시도가 활발히 이루어지고 있다. 그러나 대부분의 나노 전극이 매우 까다로운 과정을 통해 제작되므로 폭넓은 활용에 제약이 가해지게 된다. 개별적으로 제어 가능한 금속 나노소재의 부재로 인해 기존의 나노전극은 벌크(bulk) 금속 소재의 말단을 식각 또는 인장하여 나노미터 수준으로 축소하거나, 비전도성 나노구조물을 합성한 뒤 표면을 금속으로 코팅하여 제작되는데, 이와 같은 제작방법은 특수한 장비나 다단계의 과정이 요구되는 단점이 있다.

예를 들어, ACS Nano, 2007, 1 (5), pp 440-448에서는 반도체인 boron nitride 나노튜브의 표면에 물리적 증착법으로 금을 코팅하여 나노 전극을 제작하는 방법이 기재되어 있다.

또한 전기화학적 분석에 있어 전극의 구조와 표면의 특성은 중대한 영향을 끼치는데 이러한 나노전극의 경우 복잡한 과정을 통해 제작되었음에도 불구하고 기하학적 구조 및 전극 표면의 거칠기, 결정성 등을 제어하기 어렵고, 수많은 결정학적 결함을 내포하므로 분석의 정밀도, 신뢰성, 재현성 등에 한계를 갖게 된다.

또한 전극 표면의 결정학적 특징은 산화/환원 활성 물질과 전극 표면의 상호작용에 영향을 끼치므로 전기화학적 신호 분석에 있어 중요한 역할을 한다.

일반적으로 전극을 이용하여 원하는 물리,화학적 특성을 측정하고자 할 경우에 분석 대상이 되는 시스템에서 측정 시스템으로의 전기적 신호 전달은 전극 표면과 분석물의 계면에서 일어나므로 전극의 표면 특성은 중요한 역할을 한다. 그러나 전극에 이용될 수 있는 다양한 전극용 나노물질을 합성하고자 할 경우에 유기 분자나 금속 촉매가 일반적으로 이용될 수 있고 이들은 합성이 끝난 후에도 남아있게 된다. 이러한 나노물질로 나노전극이 제작된다면 전극 표면의 유기물이나 금속 잔유물에 의해 비효율적이거나 원치 않는 신호 측정이 일어난다. 그러므로 전극 표면의 오염물질을 제거하는 과정이 필수적이나, 유감스럽게도 오염물질의 제거 과정에서 대개 전극 표면이 불균일하게 되거나 손상을 입게 될 수 있다.

따라서 깨끗한 표면과 결함없는 완벽한 결정의 특성을 가진 금속 나노 전극의 개발 필요성은 전기화학 등에서의 측정방법의 연구에 있어 지속적으로 요구되고 있는 실정이다.

ACS Nano, 2007, 1(5), pp 440-448

본 발명의 목적은 깨끗한 표면과 결함 없이 완벽한 결정 특성을 가진 전이금속 나노선 또는 전이금속 나노판을 이용하여 제조된 전이금속 나노 전극 및 이의 제조방법을 제공하는 것이다.

또한 본 발명은 종래의 제조방법에 의해 제조된 전이금속 나노 전극에 비해 전기화학적 신호를 보다 정밀하고 재현성 있는 측정을 가능하게 하며, 또한 전도성이 낮은 용액에서도 정밀한 전기화학적 분석이 가능할 수 있는 전이금속 나노 전극 및 이의 제조방법을 제공하는 것이다.

다만, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 상기 언급된 과제에 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있을 것이다.

상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 기판 상에 단결정의 전이금속 나노선 또는 단결정의 전이금속 나노판을 형성하는 단계; 금속 팁의 단부에 전도성 접착제를 부착하는 단계; 상기 전도성 접착제가 부착된 금속 팁의 단부를 기판상에 형성된 전이금속 나노선의 상단부 또는 전이금속 나노판의 단부와 접촉함으로써, 전이금속 나노선 또는 전이금속 나노판을 기판으로부터 분리하여 상기 금속 팁에 부착시키는 단계; 및 상기 전이금속 나노선 또는 전이금속 나노판이 부착된 금속 팁의 금속 표면이 노출되지 않도록 절연체로 코팅하는 단계;를 포함하는, 전이금속 나노 전극의 제조 방법을 제공할 수 있다.

또한 본 발명은 금속 팁; 및 전이금속 증기를 사파이어 기판상에 공급하여 에피택셜(epitaxial) 성장시킴으로서 얻어지고, 상기 금속 팁의 단부에 부착되는 단결정 구조의 전이금속 나노선 또는 전이금속 나노판;을 포함하여 이루어지며, 상기 전이금속 나노선 또는 전이금속 나노판은 전도성 접착제에 의해 금속 팁에 부착되며, 상기 금속 팁은 그 표면이 노출되지 않도록 절연체로 코팅된 것을 특징으로 하는, 전이금속 나노 전극을 제공할 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 전이금속 나노 전극은 상기 전이금속 나노선 또는 전이금속 나노판이 계면활성제나 촉매 없이 성장됨으로써 깨끗한 표면을 가지므로 불순물에 의한 오염을 배제할 수 있다.

또한 기존에 보고된 나노전극 제작법은 진공 환경, 금속 증착, 이온집속빔을 이용한 절단, 금속 나노입자 코팅 또는 절연 반응 등의 복잡한 공정 또는 상대적으로 긴 제조 시간을 포함하는 데 비해, 본 발명의 전이금속 나노선 제조 방법은 간단하면서도 빠른 시간안에 전이금속 나노 전극을 제조할 수 있는 장점이 있다.

또한 전이금속 나노 전극에 포함되는 전이금속 나노선 또는 전이금속 나노판이 본질적으로 단결정 구조를 가짐으로써, 종래의 제조방법에 의해 제조된 전이금속 나노 전극에 비해 전기화학적 신호를 보다 정밀하고 재현성 있는 측정을 가능하게 하며, 또한 전도성이 낮은 용액에서도 정밀한 전기화학적 분석이 가능할 수 있는 장점을 제공한다.

도 1은 본 발명의 금 나노선 전극을 제조하는 방법을 도시한 도면(1(a) 내지 1(c)) 및 이에 의해 제조되는 금 나노선 전극의 주사전자현미경(scanning electron microscope: SEM) 사진 및 광학현미경 사진들(1(d) 내지 1(g))이다.
도 2(a)는 본 발명의 은 나노선 전극의 광학 현미경사진을 보여주며, 도 2(b)는 제작된 은 나노선 전극의 전자 현미경사진을 보여주고 있다.
도 3(a)는 본 발명의 금 나노판 전극의 광학 현미경사진을 보여주며, 도 3(b)는 제작된 금 나노판 전극 전극의 전자 현미경 사진을 보여주고 있다.
도 4는 본 발명에서 제조된 금 나노선 전극을 황산용액에서 측정한 cyclic voltammogram (CV)을 나타낸 그림이다
도 5는 본 발명에서 제조된 금 나노선 전극에서 금 나노선의 침지 깊이에 따른 cyclic voltammogram (CV)을 나타낸 그림이다
도 6은 본 발명의 금 나노선 전극에서의 구리 UPD를 측정하기 위한 cyclic voltammogram (CV)을 나타낸 그림이다
도 7은 지지 전해질을 추가하지 않은 20 mM ferricyanide 수용액에서의 cyclic voltammogram (CV)을 나타낸 그림이다
도 8은 본 발명의 금 나노선 전극에서의 ferricyanide 농도에 따른 전류 밀도를 나타낸 그래프이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 금 나노선 전극에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 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.

본 발명은 기판 상에 단결정의 전이금속 나노선 또는 단결정의 전이금속 나노판을 형성하는 단계; 금속 팁의 단부에 전도성 접착제를 부착하는 단계; 상기 전도성 접착제가 부착된 금속 팁의 단부를 기판상에 형성된 전이금속 나노선의 상단부 또는 전이금속 나노판의 단부와 접촉함으로써, 전이금속 나노선 또는 전이금속 나노판을 기판으로부터 분리하여 상기 금속 팁에 부착시키는 단계; 및 상기 전이금속 나노선 또는 전이금속 나노판이 부착된 금속 팁의 금속 표면이 노출되지 않도록 절연체로 코팅하는 단계;를 포함하는, 전이금속 나노 전극의 제조 방법을 제공함을 특징으로 한다.

본 발명의 전이금속 나노 전극의 제조방법에 있어서, 상기 기판 상에 상기 전이금속 나노선 또는 전이금속 나노판을 형성하는 단계는 상기 기판 상에 전이금속 증기를 공급하여 에피택셜(epitaxial) 성장시키는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명에서의 상기 전이금속 나노선 또는 전이금속 나노판은 촉매를 사용하지 않고 기판상에 형성시킬 수 있다. 상기 촉매를 사용하여 전이금속 나노선 또는 전이금속 나노판을 형성하는 경우에는 촉매로 인해, 전이금속 나노선 또는 전이금속 나노판의 합성이 끝난 후에도 전극 표면에 촉매 잔유물 등이 남아 있을 수 있고 이는 최종 전극에서 비효율적이거나 원치 않는 신호 측정이 일어날 수 있어 바람직하지 않은 결과를 보여줄 수 있다.

본 발명의 예시적인 실시예에 따르면, 전이금속 나노선의 예로써, 단결정 은 나노선은 기상 이송 방법을 이용하여 합성될 수 있다. 상기 기상 이송 방법을 수행하기 위한 장치인 반응로(Furnace)는 수평으로 배치된 석영관(Quartz tube)으로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 상기 석영관의 지름은 약 1인치일 수 있다. 상기 반응로는, 전단부에 선구물질(precursor)인 은 슬러그(Ag slug)를 투입하기 위한 알루미나 재질의 보트형 용기(Alumina boat)를 포함하며, 후단부에 상기 단결정 은 나노선이 합성되는 단결정 기판(Substrate)(예를 들어, 사파이어 기판)을 포함할 수 있다. 불활성 기체(예를 들어, 아르곤(Ar) 기체)는 상기 반응로의 전단부로 투입되어 후단부로 배기될 수 있다. 상기 반응로는 후단부에 배치되는 진공 펌프를 더 포함할 수 있으며, 발열 장치 및 온도 조절 장치를 더 포함할 수 있다.

상기 반응로 내에서 상기 선구물질(예를 들어, 은 슬러그)을 약 800℃ 로 가열하여 열 기화시키고, 상기 불활성 기체(예를 들어, 아르곤 기체)를 이용하여 상기 기화된 은을 상기 단결정 기판 상에 이송시켜 상기 단결정 은 나노선이 합성될 수 있다. 상기 단결정 기판은 상기 선구물질보다 낮은 온도로 유지될 수 있다. 예를 들어, 상기 알루미나 재질의 보트형 용기와 상기 단결정 기판 사이의 거리는 약 5cm 이고, 상기 불활성 기체는 상기 반응로 내에서 약 100sccm 으로 흐르고, 상기 반응로 내의 압력은 약 5 내지 15torr 으로 유지되며, 합성 시간(reaction time)은 약 30분일 수 있다.

상기 제조방법에 의해 얻어지는 단결정 은 나노선은 둥근 모양의 팁, 약 100 내지 200㎚ 의 지름 및 수십 ㎛의 길이를 가질 수 있다. 또한 상기 단결정 은 나노선은 면심 입방(Face-Centered Cubic; FCC) 결정 구조를 가지며, [110] 결정 방향으로 성장할 수 있다.

또한 상기 단결정 은 나노선은 상대적으로 매끄러운 표면을 가질 수 있다. 예를 들어, 탑-다운(top-down) 방식으로 제조된 종래의 은 나노선은 수 나노미터(㎚)수준의 표면 거칠기를 가지지만, 상기와 같은 제조방법을 이용하여 합성된 단결정 은 나노선은 원자 수준의 표면 거칠기, 즉 종래의 은 나노선에 비하여 매우 매끄러운(ultra-smooth) 표면을 가질 수 있다.

본 발명의 예시적인 실시예에 따르면, 본 발명은 금(Au)을 단결정 구조를 갖도록 기상 합성법에 의해 성장시켜 금 나노선을 제조할 수 있다. 이는 상기 기판 상에 금 증기를 기상 이송법에 의해 공급하여 금 나노선을 에피택셜 방식으로 성장시킬 수 있다. 예를 들면, 상기 기판으로서 c-cut 사파이어 기판을 사용할 수 있다. 상기 c-cut 사파이어 기판은 금과 우수한 격자 일치성을 가지므로 기판상에 수직으로 금 나노선이 용이하게 성장될 수 있다.

예시적인 실시예들에 따르면, 금 증기가 상기 기판 상에 도입되면서 상기 기판 표면 상에 반-팔면체(half-octahedral) 형상의 씨드(seed)가 지배적으로 형성될 수 있다. 이후, 상기 씨드로부터 금 나노선이 에피텍셜(epitaxial) 방식으로 성장될 수 있다.

예시적인 실시예들에 따르면, 상기 기판 상에 공급되는 금 증기의 유량을 조절함으로써, 상기 금 나노선의 성장 방향을 결정할 수 있다. 상기 금 증기의 유량이 상대적으로 작을 경우에는 상기 금 나노선은 상기 기판에 대해 실질적으로 수직한 방향으로 성장될 수 있다. 한편, 상기 금 증기의 유량이 상대적으로 클 경우에는 상기 금 나노선은 상기 기판에 대해 실질적으로 평행한 방향으로 성장될 수 있디.

예를 들어, 상기 금 증기의 유량이 1100 ℃, 약 100 내지 약 250sccm인 범위인 경우 상기 기판에 대해 수직한 방향으로 성장된 금 나노선이 지배적으로 형성될 수 있다. 상기 금 증기의 유량이 약 400 sccm 이상으로 증가되는 경우, 상기 기판에 대해 평행한 방향으로 성장된 금 나노판이 지배적으로 형성될 수 있다.

또한 상기 금 나노판은 아래와 같은 방법에 의해 형성될 수 있다. 금 선구물질(Au lump)을 1100 내지 1300℃로 가열하여 형성시킨 금 증기를, 50 내지 150 sccm으로 흐르는 불활성 기체(예컨대 Ar 가스)를 이용하여 850 내지 1050℃로 유지된 a-, m-, r-cut 사파이어 기판 상에 이송시키면, 기판에 수직하거나 비스듬하게 기울어진 방향으로 금 나노판이 애피택셜하게 성장된다.

예시적인 실시예들에 따르면, 본 발명에서 금은 합금 나노선은 아래와 같은 방법에 의해 형성될 수 있다.

기판 상에 형성된 상기 금 나노선 상에 소정의 온도로 가열된 은 증기를 공급한다. 이 때, 상기 은 증기에 함유된 은 원자들은 상기 금 나노선 상에 또 다른 씨드를 형성하기 보다는 상기 금 나노선 상에 기상 증착 혹은 흡착되어 금은 합금 나노선을 형성할 수 있다.

예시적인 실시예들에 따르면, 상기 은 증기 및 금 나노선은 약 650℃ 내지 850℃의 온도로 가열될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 상기 은 증기는 약 780 내지 820℃ 의 온도로 가열되어 공급되고 이 때 상기 금 나노선은 약 650℃ 로 가열될 수 있다. 상기 온도 범위에서 상기 금 나노선 표면의 강성(rigidity)이 감소하고 원자들의 운동성이 증가하게 되고 상호확산(interdiffusion) 메커니즘에 의해 금 원자 및 은 원자들이 균일하게 섞일 수 있다. 따라서, 상기 금 원자 및 상기 은 원자들이 나노선 전체에 균일하게 분포된 합금 구조를 형성할 수 있다.

예시적인 실시예들에 따르면, 상기 은 증기가 공급되는 시간을 조절함으로써 수득되는 금은 합금 나노선의 조성을 조절할 수 있다. 상기 은 증기가 공급되는 시간이 증가할수록 상기 금은 합금 나노선 내에 함유되는 은의 원자 비율이 증가할 수 있다. 이를 통해 원하고자 하는 적절한 금은 합금 나노선의 조성을 얻을 수 있다.

또한 본 발명은 상기 금, 은 이외에도 백금, 팔라듐, 로듐, 구리 또는 이들의 합금으로 이루어지는 전이금속 나노선 또는 전이금속 나노판을 합성할 수 있고 이들을 금속 팁에 접착함으로써, 전이금속 나노 전극을 제조할 수 있다.

본 발명에서 금 나노선 전극에 사용될 수 있는 금속 팁은 금, 은, 백금, 구리, 텅스텐 중에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 합금이 사용될 수 있고, 바람직하게는 텅스텐이 사용될 수 있다.

또한, 본 발명에서 금속팁에 금 나노선을 부착하기 위해 사용되는 상기 전도성 접착제는 전도성을 띠며 두 종류의 금속을 접착에 의해 연결할 수 있는 것이면 어느 것이나 사용할 수 있으나, 바람직하게는 입자 형태의 은이 열경화성, 열가소성, 또는 자외선 경화성 수지에 배합되어 있는 혼합물 중에서 선택되는 어느 하나가 될 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 금속 팁에 전이금속 나노선 또는 나노판을 결합시키는 단계는 피에조일렉트릭 스테이지로 구성된 나노 조작기(nanomanipulator)를 이용하여 결합시킬 수 있다. 상기 나노조작기는 x축, y축, z축 방향으로 나노미터(nm)의 단위로 움직임이 가능한 것으로서, 일예로서, 고정판 위에 설치된 x축, y축, z축 스테이지 및 상기 각 스테이지에 설치되어 각 스테이지를 나노미터(nm)의 단위로 이동시키는 압전 모터를 구비할 수 있다. 즉, x축 스테이지는 압전 모터에 의해 x축 방향으로 자유도를 가지며 이동되고, y축 스테이지는 압전 모터에 의해 y축 방향으로 자유도를 가지며 이동되며, z축 스테이지는 압전 모터에 의해 z축 방향으로 자유도를 가지면 이동될 수 있다.

또한 본 발명에서 상기 금속 표면을 절연체로 코팅하는 단계에서 사용되는 절연체는 열경화성 수지 또는 열가소성 수지를 용제에 녹인 바니시, 또는 열경화성 수지 또는 열가소성 수지를 용제에 녹이고 이에 안료를 포함하는 바니시, 또는 자외선에 의해 경화되는 절연성 접착제에서 선택되는 어느 하나를 금속표면에 코팅함으로써 이루어질 수 있다.

본 발명에서 전이금속 나노 전극에 사용될 수 있는 전이금속 나노선의 길이와 직경은 제조공정에 따라 달라질 수 있으나, 바람직하게는 길이가 5 내지 100 um이고 직경은 10 내지 200 nm 인 것이 바람직하다.

또한 본 발명의 전이금속 나노판도 제조공정에 따라 달라질 수 있으나, 바람직하게는 길이와 폭이 각각 5 내지 100μm이고, 두께는 10 내지 200 nm 인 것이 바람직하다.

본 발명은 또한 상기 전이금속 나노 전극의 제조방법에 의해 얻어지는 전이금속 나노 전극을 제공할 수 있다.

상기 전이금속 나노 전극은, 보다 구체적으로 금속 팁; 및 전이금속 증기를 사파이어 기판상에 공급하여 에피택셜(epitaxial) 성장시킴으로서 얻어지고, 상기 금속 팁의 단부에 부착되는 단결정 구조의 전이금속 나노선 또는 전이금속 나노판;을 포함하여 이루어지며, 상기 전이금속 나노선 또는 전이금속 나노판은 전도성 접착제에 의해 금속 팁에 부착되며, 상기 금속 팁은 그 표면이 노출되지 않도록 절연체로 코팅된 것을 특징으로 한다.

상기 금속 나노선 전극에서 사용되는 전이금속 나노선의 길이와 직경은, 앞서 살펴본 바와 같이 길이는 바람직하게는 5 내지 100 um이고 직경은 바람직하게는 10 내지 200 nm 이 될 수 있으며, 전이금속 나노판도 바람직하게는 길이와 폭이 각각 5 내지 100μm이고, 두께는 10 내지 200 nm 인 것이 바람직할 수 있다.

본 발명은 또한, 텅스텐 팁; 및 사파이어 기판상에 전이금속 증기를 공급하여 에피택셜(epitaxial) 성장시킴으로서 얻어지며 상기 텅스텐 팁의 일단부에 부착되는, 단결정 구조의 전이금속 나노선;을 포함하여 이루어지는 전이금속 나노 전극으로서, 상기 전이금속 나노 전극은 전도성 접착제가 부착된 텅스텐 팁을 상기 전이금속 나노선에 접촉함으로써 기판으로부터 분리하여 상기 텅스텐 팁에 부착시킨 후, 상기 텅스텐 팁을 그 표면이 노출되지 않도록 절연체로 코팅하는 것을 특징으로 하는 전이금속 나노 전극을 제공한다.

본 발명은 또한, 텅스텐 팁; 및 사파이어 기판상에 전이금속 증기를 공급하여 에피택셜(epitaxial) 성장시킴으로서 얻어지며 상기 텅스텐 팁의 일단부에 부착되는, 단결정 구조의 전이금속 나노판;을 포함하여 이루어지는 전이금속 나노 전극으로서, 상기 전이금속 나노 전극은 전도성 접착제가 부착된 텅스텐 팁을 상기 전이금속 나노판에 접촉함으로써 기판으로부터 분리하여 상기 텅스텐 팁에 부착시킨 후, 상기 텅스텐 팁을 그 표면이 노출되지 않도록 절연체로 코팅하는 것을 특징으로 하는 전이금속 나노 전극을 제공한다.

또한 본 발명은 텅스텐 팁; 및, 금 또는 은 증기를 사파이어 기판상에 공급하여 에피택셜(epitaxial) 성장시킴으로서 얻어지고 상기 텅스텐 팁의 단부에 부착되는, 단결정 구조의 금, 또는 은 또는 이들의 합금으로 이루어진 나노선;을 포함하여 이루어지는 전이금속 나노선 전극으로서, 상기 전이금속 나노선 전극은 전도성 접착제가 부착된 텅스텐 팁을 상기 전이금속 나노선에 접촉함으로써 기판으로부터 분리하여 상기 텅스텐 팁에 부착시킨 후, 상기 텅스텐 팁은 그 표면이 노출되지 않도록 절연체로 코팅하는 것을 특징으로 하는 전이금속 나노선 전극을 제공할 수 있다.

또한 본 발명은 텅스텐 팁; 및, 금 또는 은 증기를 사파이어 기판상에 공급하여 에피택셜(epitaxial) 성장시킴으로서 얻어지고 상기 텅스텐 팁의 단부에 부착되는, 단결정 구조의 금, 또는 은 또는 이들의 합금으로 이루어진 나노판;을 포함하여 이루어지는 전이금속 나노판 전극으로서, 상기 전이금속 나노판 전극은 전도성 접착제가 부착된 텅스텐 팁을 상기 전이금속 나노판에 접촉함으로써 기판으로부터 분리하여 상기 텅스텐 팁에 부착시킨 후, 상기 텅스텐 팁은 그 표면이 노출되지 않도록 절연체로 코팅하는 것을 특징으로 하는 전이금속 나노판 전극을 제공할 수 있다.

본 발명에 의해 제조되는 전이금속 나노 전극은 주사전기화학현미경(scanning electrochemical microscope; SECM)용, 약물 전달용, 전기화학용 전극 등의 용도로 사용될 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 전극의 표면이 단결정의 깨끗한 표면을 가져야만 하는 전극, 보다 정밀하고 재현성 있는 측정이 요구되는 전극, 및 전도성이 낮은 용액에서도 정밀한 전기화학적 분석이 필요한 전극의 용도인 경우에는 어느 경우에나 본 발명의 전이금속 나노 전극을 적용할 수 있다.

실시예

(1) 금 나노선 전극을 제조하는 방법

도 1은 본 발명의 일실시예로서, 금 나노선 전극을 제조하는 방법을 도시한 도면(1(a) 내지 1(c)) 및 이에 의해 제조되는 금 나노선 전극의 주사전자현미경(scanning electron microscope: SEM) 사진과 광학현미경 사진들(1(d) 내지 1(g))이다.

상기 도 1에서 얻어지는 금 나노선 전극은 광학 현미경을 이용한 관찰 하에서 피에조일렉트릭 스테이지로 구성된 나노조작기(nanomanipulator)를 이용하여 금 나노선을 텅스텐 팁에 붙이고 텅스텐 팁을 네일 바니시(nail varnish)로 절연하여 제작하였다.

이를 아래에서 보다 상세하게 설명하고자 한다.

본 발명에서 사용되는 금 나노선은 c-cut 사파이어 기판 상에, 알루미나 보트내 Au slug를 채우고 이를 1100도로 가열하면서, 챔버내 압력을 5-15torr 하에서 Ar가스를 100 sccm의 유량으로 흘려 금 증기를 공급하고, 촉매를 사용하지 않은 조건에서 기판에 실질적으로 수직한 방향으로 금 나노선을 애피택셜 성장시켰다.

c-cut 사파이어 기판은 Au (110) 면과 favorable한 격자 관계를 가지고 있어서 기판 위에서 half-octahedral Au seed가 형성되고 이 seed로부터 금 나노선이 수직 성장한다.

도 1(d)는 수직 성장한 금 나노선의 전자현미경 사진이다. 상기 도 1(d)에서의 스케일바(scale bar)는 2μm를 표시한다. 금 나노선은 10~150 nm의 직경과 5~100 μm의 길이를 갖는다. 금 나노선이 충분히 길고 빛을 잘 산란시키므로 일반적인 광학 현미경으로 단일 금 나노선까지 관찰할 수 있다.

금속 팁으로서 텅스텐을 사용하여, 텅스텐 팁에 금 나노선을 붙이기 위해 텅스텐 팁을 나노조작기(nanomanipulator)에 장착시키고, 텅스텐 팁끝에 전도성 접착체로서 은입자를 주성분으로 하는 수지 접착제를 묻힌 뒤, 기판상에 형성된 금 나노선으로 접근시키고, 부드럽게 접촉시켜서 집어낸다(도 1(a) 및 (b) 참조)

상기 나노조작기를 이용하여 금 나노선이 부착된 텅스텐 팁을 네일 바니시(nail varnish)로 텅스텐 팁의 표면을 선택적으로 절연한다.(도 1(c) 참조)

상기 텅스텐 팁이 절연되지 않고 노출되면, 전극을 측정장치로서 사용하는 경우 원치 않는 신호가 측정되므로, 텅스텐 팁을 완전하게 절연하는 것이 중요하다.

상기 금 나노선이 부착된 텅스텐 팁은 광학적 관찰 하에서도 정밀하게 제어할 수 있으므로, 금 나노선을 제외하고 텅스텐 팁의 텅스텐 표면만을 쉽게 절연할 수 있다.

기존에 보고된 나노전극 제작법은 진공 환경, 금속 증착, 이온 집속빔을 이용한 절단, 금속 나노입자 코팅 또는 복잡한 절연 반응 등을 포함하는 데 비해, 본 발명의 금 나노선 제조 방법은 간단하면서도 빠른 시간안에 금 나노선 전극을 제조할 수 있는 장점이 있다.

예컨대, 상기 금 나노선 전극은 광학적 모니터링 하의 상온/상압 조건에서 10분 이내에 제작될 수 있다.

(2) 은 나노선 전극을 제조하는 방법

전이금속 나노 전극을 제조하기 위해 사용한 나노선의 종류를 금 나노선 대신에 은 나노선을 사용한 것을 제외하고는 상기 금 나노선 전극을 제조하는 방법과 동일한 방법에 의해 은 나노선 전극을 제조할 수 있었다. 최종적으로 얻어진 은 나노선 전극의 광학 현미경 사진과 전자 현미경 사진을 도 2에 도시하였다.

(3) 금 나노판 전극을 제조하는 방법

금 선구물질(Au lump)을 1200℃로 가열하여 형성시킨 금 증기를, 100 sccm으로 흐르는 불활성 기체를 이용하여 950℃로 유지된 a-, m-, 또는 r-cut 사파이어 기판 상에 이송시키면, 기판에 수직하거나 비스듬하게 기울어진 방향으로 금 나노판이 애피택셜하게 성장된다. 이렇게 얻어지는 금 나노판을 상기 금나노선 전극을 제조하기 위한 방법에 적용함으로써, 금 나노판 전극을 제조할 수 있었다.

최종적으로 얻어진 금 나노판 전극의 광학 현미경 사진과 전자 현미경 사진을 도 3에 도시하였다.

(4) 금 나노선 전극의 특성 평가

도 1(e)는 제작된 금 나노선 전극의 광학 현미경사진을 보여주며, 도 1(f)는 제작된 금 나노선 전극의 전자 현미경 이미지를 보여주며, 스케일바(scale bar)는 20 um를 표시한다. 또한 도 1(f)는 깨끗한 전자 현미경 이미지를 얻기 위해 이 나노선 전극은 절연 과정 이전에 관찰되었고, 금 나노선 전극의 확대된 전자 현미경 이미지인 도 1(g)는 기하학적으로 잘 정의된 전극 구조를 보여준다. 상기 도 1(g)에서의 스케일바(scale bar)는 100nm를 표시한다. 이러한 잘 정의된 전극 구조는 전극 면적을 정확하게 계산할 수 있게 하여 전기화학적 신호를 정교하게 분석하게 해줄 수 있다.

도 2(a)는 제작된 은 나노선 전극의 광학 현미경사진을 보여주며, 도 2(b)는 제작된 은 나노선 전극의 전자 현미경 이미지를 보여주고 있다. 마찬가지로 깨끗한 전자 현미경 이미지를 얻기 위해 이 나노선 전극은 절연 과정 이전에 관찰되었다.

또한 도 3(a)는 제작된 금 나노판 전극의 광학 현미경사진을 보여주며, 도 3(b)는 제작된 금 나노판 전극의 전자 현미경 이미지를 보여주고 있다. 앞서 살펴본 바와 마찬가지로 깨끗한 전자 현미경 이미지를 얻기 위해 상기 금 나노판 전극은 절연 과정 이전에 관찰되었다.

도 4는 본 발명에서 제조된 금 나노선 전극을 황산용액에서 측정한 cyclic voltammogram (CV)을 나타낸 그림이다.

상기 CV측정은 CHI 660D(CH instruments) electrochemical analyzer를 통해 측정하였고, 이는 금 나노선 전극을 working electrode, 백금 전극을 counter electrode, SCE(saturated calomel electrode, Hg/Hg₂Cl₂ electrode containing saturated KCl)전극 또는 MSE(mercury sulfate electrode, Hg/Hg₂SO₄ electrode containing saturated K₂SO₄)전극을 reference 전극으로 사용하였다.

이는 본 발명에서 얻어지는 금 나노선 전극의 표면 특성을 알아보기 위해 산성 용액에서 금 나노선 전극의 산화, 환원 반응을 관찰한 것으로서, 도 2는 50 mM 황산 용액에 단일 나노선 담그어 스캔 속도(scan rate) 50 mV/s로 측정한 cyclic voltammogram(CV)을 보여주고 있다. 상기 CV에서는 0.89 V와 0.40 V에서 각각 금의 산화 및 환원에 관련된 피크를 뚜렷하게 관찰할 수 있고, 이는 금 나노선과 텅스텐 지지대 간의 전기적 접촉이 성공적으로 이루어졌음을 의미한다.

또한 상기 CV에서 텅스텐에서 기인하는 넓은(broad) 백그라운드(background) 전류의 부재로부터 텅스텐 지지대가 완벽하게 절연됐음을 확인할 수 있다.

또한 기존에 보고되었던 금 나노전극과 비교했을 때, 본 발명의 금 나노선 전극은 불균일한 전극 표면에서 기인하는 복잡한 모양 없이 좁은(narrow) 금 산화/환원 피크를 보였다.

도 5는 본 발명에서 제조된 금 나노선 전극에서 상기 전극의 금 나노선을 황산 용액에 점차적으로 담그면서 침지 깊이에 따른 측정한 환원 피크의 전류량을 나타낸 그림이다

도 5 및 도 5의 삽도(inset)에서 볼 수 있듯이 환원 피크 전류는 동일한 용액과 스캔속도에서 금 나노선 전극의 침지된 깊이가 16.6에서 41.5 um로 증가함에 따라 선형적으로 증가한 것을 볼 수 있고, 이로부터 금 나노선 전극이 전체적으로 일정한 단면의 잘 정의된 1차원 구조를 가진다는 것을 알 수 있다.

도 6은 본 발명의 금 나노선 전극에서의 구리 UPD(underpotential deposition)를 측정하기 위한 cyclic voltammogram (CV)을 나타낸 그림으로서, 보다 구체적으로 도 6은 5 mM의 CuSO₄를 포함한 50 mM 황산 용액에서 스캔 속도(scan rate) 50 mV/s로 측정한 금 나노선 전극 위 Cu UPD를 나타낸다.

상기 UPD는 정교한 반응을 관찰하는데 있어 금 나노선 전극의 적합성을 테스트해 보기 위한 것이다. 상기 UPD는 대표적인 표면에 민감한 전기화학 반응으로, 금속 이온이 전기화학적으로 환원되어 다른 종류의 금속 전극 위에 증착될 때 열역학적으로 정의된 환원 전위보다 낮은 전위에서 환원이 일어나는 현상이며, 상기 UPD는 전극 표면의 결정성, 거칠기, 결함 밀도 등과 같은 전극 표면 특성에 결정적인 영향을 받는다.

구체적으로 상기 CV에서 -0.16 V에서의 날카로운 환원/산화 피크는 Au (111) 표면 위의 Cu 단층 형성 및 용해에 의한 것으로 볼 수 있다.

이와 같이 잘 특성화된 UPD는 식각, 금속 증착, 금속 나노입자 코팅에 의해 제작된 나노전극에서는 관찰하기 어렵기 때문에, 본 발명에서 제조된 단결정 금 나노선 전극이 정밀한 전기화학적 분석 수단으로 이용될 수 있는 가능성을 보여준다.

도 7은 지지 전해질을 추가하지 않은 ferricyanide 수용액에서의 cyclic voltammogram (CV)을 나타낸 그림이다.

이는 금 나노선 전극 표면으로의 물질 확산 특성을 살펴보기 위한 것으로, 나노전극의 대표적인 장점인 전극 표면으로의 확산 향상이 본 발명의 금 나노선 전극에서는 어떻게 나타나는지 관찰하기 위해 ferricyanide 수용액에서의 확산-지배적인 산화/환원 반응을 측정하였다. 도7는 지지 전해질을 추가하지 않은 20 mM ferricyanide 수용액(K₃Fe(CN)₆ solution)에서 스캔속도 200 mV/s의 CV를 보여준다.

본 발명에서의 금 나노선 전극을 사용하는 경우 KCl과 같은 지지 전해질의 존재 여부와 상관없이 S자 형태의 거의 동일한 CV를 보여주고 있고, 이는 금 나노선 전극에서는 저항에 의한 전압강하(Ohmic drop)가 거의 일어나지 않으므로 전도성이 낮은 용액에서도 정밀한 전기화학적 분석이 가능함을 의미한다.

본 발명의 금 나노선 전극을 이용하는 경우, 확산에 의해 제한된 정상상태의 전류가 명확히 관찰되는데, 이는 금 나노선 전극의 크기가 충분히 작아서 전극 표면으로의 물질 이동이 선형 확산보다는 convergent 확산을 통해 일어남을 의미한다. 상기 확산의 정도를 평가하기 위해 금 나노선 전극에서의 정상상태전류와 실린더 형태의 초미세전극을 모델로 하여 계산된 준정상상태전류(quasi-steady state current) i _qss를 비교해 보았다.

상기 준정상상태전류(quasi-steady state current)는 아래의 식을 통해 얻어질 수 있다.

여기서 n 은 전극 반응에서의 화학량론적 전자 수, F 는 패러데이 상수, A는 전극 면적, D 는 산화/환원 활성 분자의 확산 계수, C* 는 산화/환원 활성 분자의 용액 내 농도, r ₀ 는 실린더 형태 전극의 반지름, t는 RT/Fυ (R,T,υ는 각각 기체 상수, 온도, 스캔 속도)로 표현되는 시간이다.

여기서 금 나노선 전극에서의 확산 형태에 집중하기 위해 100 mM KCl 존재 하에서 ferricyanide의 확산-지배적인 환원 전류를 고려하였는데, 이는 지지 전해질이 물질 이동의 다른 경로인 전기적 이동(electric migration)을 배제해 주기 때문이다.

일예로서, 전극 면적이 1.2

10^-7 cm²이고, 100 mM KCl 용액에서 ferricyanide의 D는 7.2

10^-5 cm²/s이고, C*는 2

10^-5 mol/cm³이고, r ₀는 2

10^-5 cm이고, 스캔 속도가 200 mV/s 일 때 계산된 i_qss는 1.9

10^-8 A이다. 그러나 본 발명에서의 금 나노선 전극은 계산된 i_qss보다 약 2.7배 높은 값인 5.1 10^-8A의 정상상태 전류를 측정하였다. 이는 이전에 보고된 탄소나노튜브 전극의 경우에서 알 수 있듯이, 실린더형 확산과 구형 확산의 조합에 의한 것으로 추측된다.

상기 결과를 요약하면, 금 나노선 전극으로의 산화/환원 활성 분자의 확산은 이론적 한계를 넘어 매우 효과적인 것으로 판단되며, 이와 같이 향상된 물질 이동의 덕택으로 금 나노선 전극은 높은 감도를 제공해 주며 빠른 전자 전달 반응을 관찰할 수 있게 해준다.

이러한 ferricyanide의 환원 반응은 5개의 서로 다른 금 나노선 전극에서 거의 편차가 없는, 유사한 전류 밀도로 측정되었고, 이 전류 밀도는 ferricyanide 농도에 선형적으로 증가하는 것을 도 8을 통해 볼 수 있다. 상기 도 8에서의 에러바는 표준편차를 의미한다.

상기 결과를 통해 본 발명에 의해 제조되는 금 나노선 전극에서의 단위 면적당 전류 밀도가 전극의 크기와 상관없이 재현성 있게 측정되므로 매우 신뢰성 있는 분석을 제공한다는 것을 보여주고 있다.

상술한 바와 같이 본 발명의 예시적인 실시예들을 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (17)

1. 기판 상에 단결정의 전이금속 나노선 또는 단결정의 전이금속 나노판을 형성하는 단계;
   금속 팁의 단부에 전도성 접착제를 부착하는 단계;
   상기 전도성 접착제가 부착된 금속 팁의 단부를 기판상에 형성된 전이금속 나노선의 상단부 또는 전이금속 나노판의 단부와 접촉함으로써, 전이금속 나노선 또는 전이금속 나노판을 기판으로부터 분리하여 상기 금속 팁에 부착시키는 단계; 및
   상기 전이금속 나노선 또는 전이금속 나노판이 부착된 금속 팁의 금속 표면이 노출되지 않도록 절연체로 코팅하는 단계;를 포함하는, 전이금속 나노 전극의 제조 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 기판 상에 상기 전이금속 나노선 또는 전이금속 나노판을 형성하는 단계는 상기 기판 상에 전이금속 증기를 공급하여 에피택셜(epitaxial) 성장시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 나노구조의 전이금속 전극의 제조 방법
3. 제2항에 있어서, 상기 전이금속 나노선은 상기 기판에 대해 수직한 방향으로 성장하는 것을 특징으로 하는, 전이금속 나노 전극의 제조 방법
4. 제3항에 있어서, 상기 기판은 c-cut 사파이어 기판이고, 상기 전이금속 나노선의 길이는 5 내지 100μm이고, 직경은 10 내지 200 nm 인 것을 특징으로 하는 전이금속 나노 전극의 제조 방법
5. 제1항에 있어서, 상기 전이금속은 금, 은, 백금, 팔라듐, 로듐, 구리에서 선택되는 어느 하나, 또는 이들의 합금인 것을 특징으로 하는, 전이금속 나노 전극의 제조 방법
6. 제2항에 있어서, 상기 전이금속 나노판은 상기 기판에 대해 수직하거나 비스듬한 방향으로 성장하는 것을 특징으로 하는, 전이금속 나노판 전극의 제조 방법
7. 제6항에 있어서, 상기 기판은 a-, m-, 또는 r-cut 사파이어 기판이고, 상기 전이금속 나노판의 길이와 폭은 각각 5 내지 100μm이고, 두께는 10 내지 200 nm 인 것을 특징으로 하는 전이금속 나노 전극의 제조 방법
8. 제1항에 있어서, 상기 금속 팁은 금, 은, 백금, 구리, 텅스텐 중에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 합금으로 구성되는 금속팁인 것을 특징으로 하는, 금 나노선 전극의 제조 방법
9. 제1항에 있어서, 상기 전도성 접착제는 입자 형태의 은이 열경화성, 열가소성, 또는 자외선 경화성 수지에서 선택되는 어느 하나에 배합되어 있는 혼합물인 것을 특징으로 하는, 금 나노선 전극의 제조 방법
10. 제1항에 있어서, 상기 금속 팁에 전이금속 나노선 또는 전이금속 나노판을 부착하는 단계는 피에조일렉트릭 스테이지로 구성된 나노 조작기(nanomanipulator)를 이용하여 부착시키는 것을 특징으로 하는, 전이금속 나노 전극의 제조 방법
11. 제1항에 있어서,
    상기 금속 표면을 절연체로 코팅하는 단계에서 사용되는 절연체는 열경화성 수지 또는 열가소성 수지를 용제에 녹인 바니시, 또는 열경화성 수지 또는 열가소성 수지를 용제에 녹이고 이에 안료를 포함하는 바니시, 또는 자외선에 의해 경화되는 절연성 접착제에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 전이금속 나노 전극의 제조 방법
12. 제1항 내지 제11항의 제조방법에 의해 제조되는 전이금속 나노 전극
13. 제12항에 있어서, 상기 전이금속 나노 전극은 주사전기화학현미경(scanning electrochemical microscope; SECM)용, 약물 전달용, 전기화학용 전극 중에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 전이금속 나노 전극
14. 금속 팁; 및
    전이금속 증기를 사파이어 기판상에 공급하여 에피택셜(epitaxial) 성장시킴으로서 얻어지고 상기 금속 팁의 단부에 부착되는, 단결정 구조의 전이금속 나노선 또는 전이금속 나노판;을 포함하여 이루어지며,
    상기 전이금속 나노선 또는 전이금속 나노판은 전도성 접착제에 의해 금속 팁에 부착되며, 상기 금속 팁은 그 표면이 노출되지 않도록 절연체로 코팅된 것을 특징으로 하는, 전이금속 나노 전극
15. 제14항에 있어서,
    상기 전이금속 나노전극이 전이금속 나노선을 포함하는 경우에 그 길이는 5 내지 100 μm이고 직경은 10 내지 200 nm 이며, 상기 전이금속 나노전극이 전이금속 나노판을 포함하는 경우에, 길이와 폭은 각각 5 내지 100μm이고, 두께는 10 내지 200 nm 인 것을 특징으로 하는 전이금속 나노 전극
16. 텅스텐 팁; 및
    금 또는 은 증기를 사파이어 기판상에 공급하여 에피택셜(epitaxial) 성장시킴으로서 얻어지고 상기 텅스텐 팁의 단부에 부착되는, 단결정 구조의 금, 또는 은 또는 이들의 합금으로 이루어진 나노선;을 포함하여 이루어지는 전이금속 나노선 전극으로서,
    상기 전이금속 나노선 전극은 전도성 접착제가 부착된 텅스텐 팁을 상기 전이금속 나노선에 접촉함으로써 기판으로부터 분리하여 상기 텅스텐 팁에 부착시킨 후, 상기 텅스텐 팁은 그 표면이 노출되지 않도록 절연체로 코팅하는 것을 특징으로 하는 전이금속 나노선 전극
17. 텅스텐 팁; 및
    금 또는 은 증기를 사파이어 기판상에 공급하여 에피택셜(epitaxial) 성장시킴으로서 얻어지고 상기 텅스텐 팁의 단부에 부착되는, 단결정 구조의 금, 또는 은 또는 이들의 합금으로 이루어진 나노판;을 포함하여 이루어지는 전이금속 나노판 전극으로서,
    상기 전이금속 나노판 전극은 전도성 접착제가 부착된 텅스텐 팁을 상기 전이금속 나노판에 접촉함으로써 기판으로부터 분리하여 상기 텅스텐 팁에 부착시킨 후, 상기 텅스텐 팁은 그 표면이 노출되지 않도록 절연체로 코팅하는 것을 특징으로 하는 전이금속 나노판 전극

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