KR20140090971A - 금속 나노 와이어의 기능화 방법 및 전극의 제조 - Google Patents

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진-피에르 시모나토
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꼼미사리아 아 레네르지 아또미끄 에 오 에네르지 알떼르나띠브스
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Abstract

본 발명은 금속 나노 와이어의 기능화 방법 및 상기 나노 와이어의 사용에 관한 것이다. 본 발명의 기능화 방법은 금속 나노 와이어 외부 표면의 적어도 일부분 이상 자기 조립 단분자 층을 형성하는 단계를 포함하고, 화학식 R1-Zn-R2의 화합물을 사용하며, 상기 Z는 황 또는 셀레늄이고, n = 1 또는 2이고, R1은 수소 원자, 아실기 또는 1 내지 100 탄소 원자를 포함하는 탄화수소기이고, R2는 전자 흡인기 또는 전자 공여기이다. 본 발명은 전극 생산 분야에서 사용하기에 특히 적합한 방법이다.

Description

금속 나노 와이어의 기능화 방법 및 전극의 제조{Method for the functionalisation of metal nanowires and the production of electrodes}
본 발명은 금속 나노 와이어의 기능화 방법에 관한 것이고, 상기 기능화된 금속 나노와이어들을 포함하는 전극의 제조방법에 관한 것이다.
또한, 상기 기능화된 금속 나노 와이어 또는 상기 기능화된 금속 나노와이어들을 포함하는 적어도 1 개의 전극을 포함하는 소자에 관한 것이다.
높은 전기 전도성 및 광 투과성의 최적의 조합을 가지는 물질은 광전지, OLEDs 및 PLEDs, 광 검출기 및 광자의 사용을 포함하는 임의의 전자 소자와 같은 고부가가치를 갖는 많은 분야의 개발에 매우 중요한 요소이다.
오늘날, 이러한 유형의 물질들 대부분은 투명 전도성 산화물(TCOs)이며, 특히, ITO(Indian Tin Oxide) 또는 도핑 된 주석 산화물이다. 상기 제품들은 1940 년대부터 시작되어, 코닝(Corning)과 같은 오래된 특허에서 유래되었다. 그러나, 미래의 광전자 소자에 대한 요구 사항은 변화하고 있으며 이제부터는 특히 유기 물질과의 호환성 문제를 위해, 또한 대면적 인쇄 기법에 의해, 밝기 또는 기계적 유연성과 같은 몇 가지 특성들을 개선하는 동시에 생산 비용을 줄이기 위하여 더 온화한 조건 하에서 얻을 수 있는 필름을 구하는 것이 필수적이다.
후자의 논점들(유연성, 인쇄, 비용)은, 특히 인듐이 비교적 희소한 원소이기 때문에 비용은 매우 강력하게 증가할 것이고, ITO는 양호한 기계적 특성을 나타내지 않기 때문에 ITO 유형의 증착 층과 호환되도록 만드는 것은 어렵다. 게다가, TCO가 일반적인 굽힘 및 기계적 응력으로 인해 깨지고 쉽게 손상되는 것은 이 기술분야의 당업자에게 잘 알려져 있다. 마지막으로, 이러한 공정들의 대부분은 진공 하에 수행되며, 액체 루트에 의한 증착의 사용은 가능하지만, 이는 목표되는 전기적 성능을 얻기 위하여 이후 고온 어닐링(annealing)을 수행하는 것이 필수적이다. 이는, 예를 들어 플라스틱 기판들에 대하여 상기 방법의 사용을 배제시킨다.
또 다른 대안은 PEDOT:PSS와 같은 도전성 고분자의 사용이다. 그러나, 상기 물질은 특히 습도와 높은 온도에 민감하고, 시간이 지남에 따라 안정 성능을 가질 수 없게 만든다.
기존 기술의 대차 대조표(balance sheet) 및 ITO에 대한 대안을 찾기 위한 필요성의 관점으로부터, 나노 물질들을 사용하는 몇 가지 루트들이 개발되었다.
탄소 나노 튜브(CNT)의 사용은 유익한 결과를 제공하지만, 전기적 성능은 여전히 대단치 않다(550 ㎚에서 측정되고, 일반적으로 90 %의 투과율에 약 1000 ohm/sq 부근). 한 가지 문제점은 일차원 나노 물질들(예를 들어, 길이/직경 종횡비 > 20인 나노 와이어, 나노 튜브)의 종종 매우 우수한 고유 도전성을 그것들이 박막의 형태로 모이는 거시적 규모에서 다시 접하지 못한다는 것이다(침투 네트워크(percolating network) "또는 카펫(carpet)" 시스템에서). 예를 들어, CNT-CNT의 접촉 저항은 CNT 막의 종합적인 도전율을 제한한다.
이는 목표되는 응용 분야에 대하여 여전히 불충분한 성능을 발휘하는 그래핀 기반의 전극에 대해 동일하다.
또 다른 가능한 접근은 금속 나노 와이어를 기반으로 한 전극들의 제조이다. 아주 최근에, 매우 얇은 금속 나노 와이어는 상대적으로 간단한 과정에 따라 귀금속들로부터 용액에서 제조될 수 있음을 보여주었다. 상기 방향에서 얻은 첫 번째 결과는 금속 나노 와이어에서 시작된 도전성 막이 보다 유연하고 저온 공정과 호환되어 제조되면서 ITO와 경쟁력 있는 성능을 가지고 있음을 입증한다(Hu et al. ACS Nano, 2010, 5, 2955-63).
몇 가지 물리적 성질들은 (광)전자 소자에 금속 나노 와이어 기반 전극들의 도입을 위하여 매우 중요하다. 면저항, 투과율, 헤이즈 펙터(Haze factor), 기계적 유연성 또는 일함수의 값은 전극의 성능을 결정하고, 그것들의 이러저러한 응용 분야에 대한 사용을 좌우하는 결정적인 요인들이다.
일함수의 값과 관련하여, 전극이 다른 일 함수를 갖는 또 다른 물질과 접촉하게 될 때, 상기 값은 특히 중요하다. 이것은 어떤 소자들에 있어서 바람직하지 않은 쇼트키(Schottky) 유형의 저항을 야기시킬 수 있기 때문이다. 저항 접촉(Ohmic contact)을 얻기 위해서는, 그것의 계면에서 전극 및 물질의 에너지 레벨을 조정할 필요가 있다. 예를 들어, 유기 전자 장치(Organic electronics)에서 사용되는 유기 또는 복합 물질들 또는 광전자 특성(예를 들어, 광전지 또는 광 검출기)을 나타내는 유기 또는 복합 물질들은 전극들의 그것들을 가능한 한 최선으로, 전형적으로는 4 내지 6 eV 사이로 조정할 필요가 있는 가변적인 에너지 레벨을 가진다.
이와 같이, 상기 전극들의 사용과 관련된 한 가지 단점은 상기 전극들의 일 함수가 상기 전극들과 기능 소자의 제조에서 결합 될 활성 물질들에 반드시 적합하지만은 않다는 것이다.
이러한 맥락에서, 본 발명의 목적은 유기 분자들을 기반으로 기능화된 화학 물질에 의한 금속 나노 와이어의 침투 네트워크(Percolating network) 형성에 의해 전극을 구성하는 기본 도전성 나노메트릭(Nanometric) 요소들을 변경하여 소자의 활성층들과 상기 소자의 전극 사이의 저항 접촉을 향상시키는 것이다.
방향족 싸이올(Thiol) 화합물의 자기 조립 단분자막(Self-assembled monolayer, SAM) 형성에 의해 은으로 구성된 전극들의 일 함수 수정은 이미 Hong 등의 논문에 의해 설명되었다(Hong et al. Applied Physics Letters, 2008, 92, 143311).
그러나, 상기 문헌에서, 상기 전극들은 단단하고 두꺼운 은 막으로 구성되며, 상기 전극의 제조방법은 대면적 인쇄 기술에 따른 플렉서블(flexible)한 및/또는 인쇄 가능한 소자의 제조를 대체(transposable)할 수 없다.
따라서, 상기 해결책은 은 나노 와이어의 침투 네트워크로 구성된 전극들을 대체하는 것이 선천적으로 어려울 것으로 보이며, 더 일반적으로는 금속 나노 와이어, 그것들이 용매에 분산되기 전에 나노 와이어의 기능화 중 하나가 수행될 때, 기판 상에 그것들을 증착하기 위하여 분산이 필요하다. 그리고, 상기 경우에서 자기 조립 단분자막은 각각의 나노 와이어 사이에 기판 상에 증착된 네트워크가 더 이상 침투하지 않도록 스크린을 형성하거나, 상기 나노 와이어는 그것들이 막 형태에 있을 때, 그것들이 분산된 후에 기능화된다. 여기서 다시, 이것은 분산 후의 나노 와이어가 그것의 분산에 사용되는 고분자로부터의 잔류물(residue)로 덮여 공지된 바와 같이 수행될 수 있을 것으로 보이지 않는다. 이는 자기 조립 층 또는 나노 와이어를 형성하기 위한 분자들의 그라프팅을 막을 것이다.
EP 1 741 717 A1에서는 전자(electronic) 관점으로부터 의학적 활성 원리의 용해를 가능하게 하는 역할의 장쇄 분자(탄소수 11) 및 뉴트럴(neutral)로 기능화된 18의 종횡비를 갖는 금 나노바들(nanobars)을 서술하고 있다. 따라서, 상기 문헌에서 나노바들에 그라프트된 분자는 상기 나노바 부근에서 정전기적 환경을 변경하는 것이 가능하지 않으며, 이에 따라, 상기 나노바들로부터 제조된 전극의 일함수를 변경하는 것이 가능하지 않다.
사실, 놀랍게도, 지금은 나노 와이어의 분산 전이나 분산 후에 기능화된 상기 나노 와이어가 실제로 변경된 일함수를 갖는 전극들을 제공한다는 것이 발견되었다.
본 발명의 목적은 금속 나노 와이어의 기능화 방법을 제공하는 것이고, 상기 기능화된 금속 나노와이어들을 포함하는 전극의 제조방법을 제공하는 것이다. 또한, 상기 기능화된 금속 나노 와이어 또는 상기 기능화된 금속 나노와이어들을 포함하는 적어도 1 개의 전극을 포함하는 소자를 제공하는 것이다.
따라서, 본 발명은 금속 나노 와이어 외부 표면의 적어도 일부분 이상, 바람직하게는 적어도 10 % 이상 자기 조립 단분자 층(self-assembled monomolecular layer)을 형성하는 단계를 포함하고,
- 상기 나노 와이어는 은(Ag), 금(Au), 구리(Cu), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 니켈(Ni), 코발트(Co), 로듐(Rh), 이리듐(Ir), 루테늄(Ru) 및 철(Fe)로부터 선택된 금속으로 제조되며, 바람직하게는 은, 금 및 구리로부터 선택된 금속으로 제조되고:
- 상기 자기 조립 단분자 층은 하기 화학식 1의 화합물에 반응에 의해 얻어지는 것을 특징으로 하는 금속 나노 와이어의 기능화 방법을 제공한다:
<화학식 1>
R1-Zn-R2
(상기 화학식 1에 있어서,
Z는 황 또는 셀레늄 원자를 나타내고,
n = 1 또는 2,
R1은 수소 원자, 아실기 또는 1 내지 100 원자를 포함하고, 선택적으로 하나 이상의 헤테로원자 및/또는 적어도 하나의 헤테로원자를 포함하는 하나 이상의 화학 기능성기를 포함하는 포화 또는 불포화 및 선형, 가지형 또는 고리형 탄화수소기를 나타내고; 바람직하게 R1은 수소 원자, 아실기 또는 메틸기, 에틸기, 프로필기 또는 부틸기를 나타내고,
R2는 전자 흡인기, 바람직하게는 완전히 또는 부분적으로 니트로기, 트리플루오로메틸기, 시아노기, 아미드기, 에스터기, 카르복실산기, 할라이드기 또는 2-디시아노메틸렌-3-시아노-2,5-디하이드로퓨란기로 치환된 및/또는 적어도 하나의 플루오린 원자를 포함하는 포화 또는 불포화, 방향족 또는 비방향족 및 선형, 가지형 또는 고리형 탄화수소기를 나타내거나,
전자 공여기, 바람직하게는 완전히 또는 부분적으로 알콕시기, 아민기 또는 싸이오에테르기가 치환된 선형 또는 가지형, 고리형 및/또는 방향족, 탄화수소기를 나타내고,
R1 및 R2는 동일 또는 상이할 수 있다.).
본 발명의 기능화 방법의 첫 번째 구체예에 있어서, 화학식 1의 화합물에서 R2는 전자 흡인기이며 화학식 1의 화합물은 파라-(트리플루오로메틸)싸이오페놀(para-(trifluoromethyl)thiophenol), 3,5-비스(트리플루오로메틸)사이오페놀(3,5-bis(trifluoromethyl)thiophenol), 펜타플루오로싸이오페놀(pentafluorothiophenol), 펜타플루오로셀레노페놀(pentafluoroselenophenol), 퍼플루오로도데칸싸이올(perfluorododecanethiol), 퍼플루오로옥타데칸싸이올(perfluorooctadecanethiol), 파라-니트로싸이오페놀(para-nitrothiophenol), 파라-시아노싸이오페놀(para-cyanothiophenol), 3,5-디니트로싸이오페놀(3,5-dinitrothiophenol) 및 3,5-디시아노싸이오페놀(3,5-dicyanothiophenol)로부터 선택된다.
본 발명의 기능화 방법의 두 번째 구체예에 있어서, 화학식 1의 화합물에서 R2는 전자 공여기이며 화학식 1의 화합물은 파라-메톡시싸이오페놀(para-methoxythiophenol), 3,5-디메톡시싸이오페놀(3,5-dimethoxythiophenol), 파라-메톡시셀레노페놀(para-methoxyselenophenol), 파라-싸이오메틸싸이오페놀(para-thiomethylthiophenol), 디메틸 디설파이드(dimethyl disulfide), 디(파라-메톡시페닐) 디설파이드(di(para-methoxyphenyl) disulfide), 디에틸 설파이드(diethyl sulfide) 또는 부탄싸이올(butanethiol)로부터 선택된다.
본 발명의 기능화 방법의 모든 구체예에 있어서, 나노 와이어는 바람직하게는 20 이상, 바람직하게는 20 내지 50,000, 더욱 바람직하게는 100 내지 10,000의 종횡비(길이/직경 비)를 가진다.
또한, 본 발명은
바람직하게는 물, 메탄올, 에탄올, 헥산, 톨루엔, 자일렌, 클로로-벤젠, 디클로로벤젠, 테트라하이드로퓨란, N-메틸-피롤리돈 및 이들 둘 이상의 혼합물로부터 선택된 용매에 은(Ag), 금(Au), 구리(Cu), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 니켈(Ni), 코발트(Co), 로듐(Rh), 이리듐(Ir), 류테늄(Ru) 및 철(Fe)로부터 선택된 금속으로 제조된 금속 나노 와이어를 분산시키는 단계(단계 a);
본 발명에 따른 방법에 의하여 상기 금속 나노 와이어를 기능화시키는 단계(단계 b); 및
단계 b에서 얻어진 상기 기능화된 나노 와이어 또는 단계 a에서 얻어진 상기 기능화되지 않은 나노 와이어를 기판 상에 증착하는 단계(단계 c);를 포함하는 것을 특징으로 하는 전극의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 전극의 제조방법의 첫 번째 구체예에 있어서, 상기 기능화되지 않은 나노 와이어가 단계 c에서 첫 번째로 상기 기판 상에 증착되고 b 단계 이후에 기능화되는 경우, 단계 c는 단계 b 전에 수행된다.
본 발명의 전극의 제조방법의 두 번째 구체예에 있어서, 단계 c에서 증착된 상기 나노 와이어가 이미 기능화된 경우, 단계 b는 단계 c 이전에 수행된다.
본 발명의 전극의 제조방법의 모든 구체예에 있어서, 그리고 첫 번째 대안 형태에 있어서, 상기 기판은 강성 기판(rigid substrate)이다.
본 발명의 전극의 제조방법의 모든 구체예에 있어서, 그리고 두 번째 대안 형태에 있어서, 상기 기판은 유연성 기판(flexible substrate)이다.
상기 기판은 유리, 직조(woven textile) 또는 부직포(nonwoven textile), 플라스틱 또는 폼(foam)으로부터 선택된 물질로 만들어질 수 있다.
상기 기판을 형성하기 위하여 사용될 수 있는 플라스틱의 일례들은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET), 폴리에틸렌 나프탈레이트(polyethylene naphthalate, PEN), 폴리이미드(polyimide), 폴리이미드 6(polyimide 6) 또는 폴리아마이드 6,6(polyamide 6,6), 폴리에틸렌(polyethylene, PE), 또는 폴리프로필렌(polypropylene, PP)이다. 상기 기판을 형성하기 위하여 사용될 수 있는 상기 직물은 폴리아마이드(polyamide), 폴리에스테르(polyester), 코튼(cotton) 또는 아마 섬유(flax fiber)의 직조 또는 부직포이다. 기판을 형성하기 위하여 사용될 수 있는 상기 폼(foam)은 폴리우레탄(polyurethane) 또는 고무 폼이다.
모든 그것들의 실시예 및 그것들의 대안 형태에 있어서, 본 발명의 전극의 제조방법은 상기 금속 나노 와이어를 상기 기판에 증착하는 단계 c 이전에 바람직하게는 페인트 층, 부식방지 물질 층, 친수성 물질 층, 발수 물질 층 및/또는 난연 물질 층을 적용하여 기판 표면을 처리하는 단계(단계 d);를 더 포함할 수 있다.
또, 본 발명의 전극의 제조방법의 모든 구체예 및 대안 형태에 있어서, 나노 와이어를 증착하는 단계 c는 기상(vaporization), 잉크젯 프린팅(inkjet printing), 스핀 코팅(spin coating), 플렉소그래피(flexography), 포토그라비어(photogravure) 또는 스크래퍼(scraper)에 의한 증착 단계이다.
모든 그것들의 구체예 및 그것들의 대안 형태에 있어서, 본 발명의 전극의 제조방법은 단계 a, b, c 이후에 단계 a에서 얻은 분산액의 용매를 증발시키는 단계(단계 e);를 더 포함할 수 있다.
또한, 모든 그것들의 구체예 및 그것들의 대안 형태에 있어서, 본 발명의 전극의 제조방법은 상기 기판 상에 증착된 기능화된 금속 나노와이어의 네트워크를 50 ℃ 이상 300 ℃ 이하의 온도에서 열 처리하는 단계(단계 f);를 더 포함할 수 있다.
마지막으로, 모든 그것들의 실시예 및 그것들의 대안 형태에 있어서, 본 발명의 전극의 제조방법은 상기 기능화된 금속 나노 와이어가 코팅되어 전극이 형성된 기판을 밀봉 물질, 바람직하게는 불소고분자(fluoropolymer) 또는 실리콘 고분자 또는 이들의 혼합물로 밀봉하는 단계(단계 g);를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명은
본 발명에 따른 기능화 방법으로 얻어진 금속 나노 와이어를 포함하는 것을 특징으로 하는 소자를 제공한다.
또한, 본 발명은 본 발명에 따른 전극의 제조방법으로 얻어진 적어도 하나의 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 소자를 제공한다.
마지막으로, 본 발명은
본 발명에 따른 기능화 방법으로 얻어진 기능화된 나노 와이어의 전극 제조에의 사용을 제공한다.
본 발명은 전극들에 대한 요구 이후 강한 산업적 및 과학적인 맥락에서 오는 것으로 상당한 성장을 이룰 것으로 볼 수 있다. 본 발명의 방법에 의해 얻어진 본 발명의 전극들, 그리고 나노 와이어는 터치 스크린, 플렉서블 디스플레이 패널, 플렉서블 광전지, 플렉서블 광자 감지기, 대면적 플렉서블 전자 장치 등과 같은 다양한 응용에 사용될 수 있다.
본 발명의 더 좋은 이해가 얻어질 것이며, 본 발명의 다른 장점 및 특징은 다음의 설명하기 위한 서술을 읽자마자 더욱 알기 쉽게 명백해질 것이다.
본 발명은 선택적으로 유연한 전극, 특히 투명 전극에서, 상기 전극의 제조시에, 유기 분자들로 기능화된 금속 나노 와이어의 용도에 관한 것이다.
상기 용어 "분자들로 기능화된 금속 나노 와이어"는 100 nm 미만의 직경 및 1 내지 500 ㎛ 사이의 길이이며, 적어도 표면에 부분적으로 자기 조립 층이 코팅된 금속 나노 와이어로 이루어진 중심부를 포함하는 물체를 의미한다. 사용되는 금속은 바람직하게는, 금, 구리, 백금, 팔라듐, 니켈, 코발트, 로듐, 이리듐, 루테늄 또는 철, 그리고 보다 바람직하게는, 은, 금 또는 구리이다.
이들 나노 와이어는, 예를 들어 용액에서 얻는다. 나노 와이어의 합성은 용액에서 환원된 금속 전구체로부터 시작되어 수행된다. 예를 들어, 은 나노 와이어는 Hu 등의 논문에 기재된 방법으로 만들어질 수 있으며(Hu et al ., ACS Nano, 2010, 5, 2955-63), 금 나노 와이어는 Lu 등의 논문에 기재된 것으로 만들어질 수 있다(J. Am. Chem. Soc., 2008, 130, 8900-8901).
본 발명의 금속 나노 와이어의 기능화 방법은 나노 와이어의 표면에 하기 화학식 1의 1 개 또는 더 많은 전구체들로부터 시작된 자기 조립 단분자 층(self-assembled monomolecular layer)을 형성하는 단계를 포함한다:
<화학식 1>
R1-Zn-R2
(상기 화학식 1에 있어서,
Z는 황 또는 셀레늄 원자를 나타내고,
n = 1 또는 2,
R1은 수소 원자, 아실기 또는 1 내지 100 탄소 원자를 포함하고, 선택적으로 하나 이상의 헤테로원자를 포함하는 선택적으로 과불화(perfluorinated) 또는 부분적으로 불화(fluorinated)된 포화 또는 불포화 및 선형, 가지형 또는 고리형 탄화수소기를 나타내고,
R2는 전자 흡인기, 바람직하게는 완전히 또는 부분적으로 니트로기, 트리플루오로메틸기, 시아노기, 아미드기, 에스터기, 카르복실산기, 할라이드기 또는 2-디시아노메틸렌-3-시아노-2,5-디하이드로퓨란기로 치환되거나 하나의 플루오린 원자를 포함하는 포화 또는 불포화, 방향족 또는 비방향족 및 선형, 가지형 또는 고리형 탄화수소를 나타내거나, 전자 공여기, 바람직하게는 선형 또는 가지형, 고리형 및/또는 방향족, 완전히 또는 부분적으로 알콕시기, 아민기 또는 싸이오에테르기가 치환된 탄화수소기이고,
R1 및 R2는 동일 또는 상이할 수 있다.).
바람직하게, R1은 수소 원자, 아실기 또는 메틸기, 에틸기, 프로필기 또는 부틸기로부터 선택된다.
이러한 기능화는 완전히 또는 부분적으로 상기 나노 와이어의 표면을 덮을 수 있다. 그것이 단지 부분적으로 상기 나노 와이어의 표면을 덮을 때, 상기 기능화는 표면의 적어도 10 %를 덮는다.
상기 나노 와이어 기능화에 대한 하나의 가능한 방법은 용매에 상기 나노 와이어를 분산시키는 것으로 구성된다. 사용할 수 있는 상기 용매는 알코올류, 물, 케톤류, 특히 아세톤, 아민류, 에테르류, 알킬 방향족 또는 할로겐 방향족 용매, N-메틸-피롤리돈 또는 디메틸포름아미드이다. 바람직한 상기 용매는 물, 메탄올, 에탄올, 헥산, 톨루엔, 자일렌, 클로로벤젠, 디클로로벤젠, 테트라하이드로퓨란, N-메틸피롤리돈 또는 이들 둘 이상의 혼합물이다. 상기 용액에 화학식 1의 화합물을 첨가함으로써, 단분자막 층은 상기 나노 와이어의 표면 상에 형성된다.
상기 화학식 1의 분자들의 그라프팅 또한 리간드들의 교환에 의해 수행될 수 있다. 즉, 상기 화학식 1의 분자들은 상기 나노 와이어 주변에서 초기에 존재하는 임의의 유기 독립체(entity)를 대체 할 수 있다는 것이다(화학식 1의 화합물의 첨가 전).
상기 R2기가 전자 흡인기일 때, 본 발명의 금속 나노 와이어의 기능화 방법에서 사용되는 화학식 1의 바람직한 분자들은 파라-(트리플루오로메틸)싸이오페놀(para-(trifluoromethyl)thiophenol), 3,5-비스(트리플루오로메틸)사이오페놀(3,5-bis(trifluoromethyl)thiophenol), 펜타플루오로싸이오페놀(pentafluorothiophenol), 펜타플루오로셀레노페놀(pentafluoroselenophenol), 퍼플루오로도데칸싸이올(perfluorododecanethiol), 퍼플루오로옥타데칸싸이올(perfluorooctadecanethiol), 파라-니트로싸이오페놀(para-nitrothiophenol), 파라-시아노싸이오페놀(para-cyanothiophenol), 3,5-디니트로싸이오페놀(3,5-dinitrothiophenol) 및 3,5-디시아노싸이오페놀(3,5-dicyanothiophenol)로부터 선택된다.
상기 R2기가 전자 공여기일 때, 본 발명의 금속 나노 와이어에 기능화되어 있는 바람직한 분자들은 파라-메톡시싸이오페놀(para-methoxythiophenol), 3,5-디메톡시-싸이오페놀(3,5-dimethoxy-thiophenol), 파라-메톡시셀레노페놀(para-methoxyselenophenol), 파라-싸이오메틸-싸이오페놀(para-thiomethyl-thiophenol), 디메틸 디설파이드(dimethyl disulfide) 및 디(파라-메톡시페닐) 디설파이드(di(para-methoxyphenyl) disulfide)이다.
또한, 본 발명은 선택적으로 유연한, 특히 투명 전극에서, 본 발명에 따른 기능화된 금속 나노 와이어로부터 시작되어 제조되는 전극의 제조방법에 관한 것이다.
상기 방법은
바람직하게 물, 메탄올, 헥산, 톨루엔, 아세톤 및 이들 둘 이상의 혼합물로부터 선택되는 용매에 은(Ag), 금(Au), 구리(Cu), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 니켈(Ni), 코발트(Co), 로듐(Rh), 이리듐(Ir), 류테늄(Ru) 및 철(Fe)로부터 선택된 금속으로 제조된 금속 나노 와이어를 분산시키는 단계(단계 a);
본 발명의 기능화 방법에 따른 방법에 의하여 상기 금속 나노와이어를 기능화시키는 단계(단계 b); 및
기판 상에 상기 나노 와이어를 증착하는 단계(단계 c);를 포함한다.
본 발명에 따른 전극의 제조방법의 첫 번째 대안 형태에 있어서, 상기 금속 나노 와이어는 그것들이 전극의 기판 표면에 증착되기 전에 상기 화학식 1의 분자들에 의해 이미 기능화된다. 그 후, 상기 전극은 화학식 1의 분자들에 의해 기능화된 금속 나노 와이어의 침투 네트워크로 구성된다. 기판의 표면에 상기 기능화된 나노 와이어를 증착하는 바람직한 방법은, 본 발명의 방법에 의해 기능화된 상기 금속 나노 와이어를 포함하는 분산액 기화시키는 것으로 구성된다. 다시 말해서, 상기 기능화된 금속 나노 와이어를 포함하는 미세 방울들(microdroplets)을 생성하고 이를 압력 또는 전기적 응력 하에 원하는 기판 상에 분무한다는 것이다.
두 번째 대안 형태에 있어서, 상기 기능화되지 않은 금속 나노 와이어는 상기 전극을 형성하는 기판 표면에 첫 번째로 증착된다. 상기 단계에서, 상기 전극은 기능화되지 않은 금속 나노 와이어의 침투 네트워크로 구성된다.
그 후, 상기 나노 와이어의 기능화가 수행된다. 전술한 바와 같이 이러한 기능화가 수행된다: 전극과 그것의 기판은 상기 화학식 1의 분자들과 접촉하게 된다. 접촉 작업은 화학식 1의 하나 이상의 분자로 구성된 용액에 침지시킴으로써, 바람직하게는 전극 위에 상기 용액을 분무함으로써 수행될 수 있다.
본 발명에 따른 전극의 제조방법의 두 번째 대안 형태의 경우와 같이 첫 번째 대안 형태에 있어서, 기능화된 또는 기능화되지 않은 금속 나노 와이어는 기상(vaporization), 잉크젯 프린팅(inkjet printing), 스핀 코팅(spin coating) 또는 플렉소그래피(flexography), 포토그라비어(photogravure)의 다른 기술 또는 스크래퍼(scraper) 증착에 의해 증착될 수 있다.
기능화된 또는 기능화되지 않은 금속 나노 와이어가 증착된 상기 전극의 기판은 매우 다양할 수 있다: 그것은, 예를 들면 플라스틱, 유리, 직조(woven textile) 또는 부직포(nonwoven textile), 폼(foam) 등일 수 있다.
그것이 유연성 전극을 구하는 것이 요구될 때, 상기 기판의 두께 및/또는 특성은 다양할 것이다.
상기 기판은 선택적으로 나노 와이어의 증착 전, 예를 들어 페인트, 부식 방지 제품 또는 난연성, 친수성 또는 소수성 코팅 기반 표면 층의 증착에 의해 처리될 수 있다.
증착된 상기 나노 와이어를 포함하는 상기 분산액의 용매는 바람직하게, 물, 메탄올, 헥산, 톨루엔, 아세톤 또는 이들의 둘 이상의 혼합물이다.
필요하다면, 상기 용매는 선택적으로 진공 하에서, 본 발명의 첫 번째 실시예 또는 본 발명의 두 번째 실시예에서 상기 기능화된 나노 와이어의 증착 후, 기판의 가열에 의해 증발된다.
본 발명의 방법에 의해 얻어지는 상기 전극들의 성능을 향상시키기 위해서는, 50 ℃ 이상 300 ℃ 이하의 온도에서, 증착된 나노 와이어의 네트워크를 재열처리할 필요가 있을 수 있다.
본 발명에 따른 제조방법의 두 번째 대안 형태에 있어서, 그것들이 상기 기판의 표면에 증착된 후에 상기 나노 와이어의 기능화는 상기 기상 또는 잉크젯 프린팅에 의한 전극 위에 상기 용액을 분무하여 화학식 1의 분자들을 하나 이상 포함하는 용액에 상기 나노 와이어로 덮인 기판을 침지시킴으로써 수행될 수 있다.
또 다른 기술은, 예를 들면 포화된 증기압에서 화학식 1의 분자들을 포함하는 공간에 전극을 배치하는 것으로 구성된다.
본 발명에 따른 전극의 제조방법의 모든 대안 형태에 있어서, 상기 전극들은 그냥 사용되거나, 고분자와 같은 밀봉 물질, 예를 들면 불소고분자(fluoropolymer) 및/또는 실리콘 유형의 고분자로 밀봉될 수 있다.
R2기는 전자 흡인기인 화학식 1의 분자들의 사용에 의해 얻어지는 상기 전극들은 이들 전극들의 일함수에 증가로 이어진다. 예를 들면, 상기 나노 와이어가 은으로 만들어지고 기능화될 때, 얻어진 상기 전극들의 일함수는 5 eV 초과인 반면, 기능화되지 않은 은 나노 와이어로부터 형성된 전극들의 일함수는 약 4.7 eV이다.
반대로, R2가 전자 공여기인 화학식 1의 분자들의 사용은 본 발명의 방법에 의해 얻어진 상기 전극들의 일함수 감소를 야기시킨다. 이는, 기능화되지 않은 은 나노 와이어가 형성된 전극들의 그것들보다 낮은 값을 말하는 것이다.
일반적으로, 상기 R2기가 전자 공여기인 화학식 1의 분자들이 기능화된 은 나노 와이어와 함께 본 발명의 방법에 의해 제조된 전극들의 일함수 값은 4.5 eV인 반면, 기능화되지 않은 은 나노 와이어로부터 제조된 전극들의 일함수 값은 4.7 eV이다.
본 발명의 방법에 있어서, 상기 나노 와이어는 20 이상의 길이/직경의 비를 말하는 종횡비를 가진다. 더욱 바람직하게, 이 종횡비는 20 내지 50,000이다.
더욱 바람직하게, 이 비율은 100 내지 10,000 사이이다. 이것은 전극 등의 응용, 높은 종횡비를 가지는 나노 와이어를 사용하는 것이 전극 등의 사용을 위해 더 적은 전도성 나노 와이어로 더 효과적이고 더 투명한 침투 시스템을 얻을 수 있게 하기 때문이다. 따라서, 높은 종횡비를 갖는 나노 와이어로 얻어진 "메쉬(meshing)"는 약간 너무 광범위하지만, 더 적은 나노 와이어(이상적으로 작은 직경을 갖는)을 사용하여, 빛이 잘 통과하도록 허용(개선된 투명성)하고 와이어간 연결 개수는 증가 된다.
본 발명을 더 잘 이해하기 위하여, 그것의 몇몇 구체예들은 지금 순전히 예시적이고 비제한적인 예로서 설명될 것이다.
실시예 1:
은 나노 와이어는 다음 공정에 따라 제조된다: PVP(polyvinylpyrrolidone) 1.766 g은 NaCl(sodium chloride) 2.6 mg을 포함하는 40 ml의 EG(ethylene glycol)에 첨가되었다. 상기 혼합물을 PVP와 NaCl이 완전히 녹을 때까지(약 4-5 분) 120 ℃, 600 rpm에서 교반되었다. 상기 혼합물은 dropping funnel을 사용하여 AgNO3(silver nitrate) 0.68 g이 용해된 EG 40 ml의 용액에 적가(dropwise)되었다. 오일 베스는 160 ℃로 가열되고, 교반은 80 분 동안 700 rpm에서 수행될 수 있다. 세 가지 세척 작업은 메탄올과 함께 20 분 동안 2000 rpm에서 원심분리가 수행되고, 그 후, 상기 나노 와이어는 아세톤에 침전되고, 마지막으로, 물에 재분산된다.
상기 전극들은 4 cm × 4 cm 정사각형 유리판으로 구성된 기판 위에서 제조된 상기 나노 와이어가 Aztek A4709 에어브러쉬(airbrush)를 사용하여 기화됨으로써, 증착되어 제조된다.
상기 얻어진 판들은 아세톤으로 세정하고, 아르곤 하에 건조시킨 후, 싸이오페놀(thiophenol)이 포함된 톨루엔 50 mM의 용액에 10 분간 침지된다.
상기 얻어진 판들은 78 내지 82 %의 투과율(550 nm)에 있어서, 15 내지 40 ohm/sq인 면저항을 가진다.
실시예 2:
상기 방법은 상기 은 나노 와이어의 제조 동안, 후반 공정에서 아세톤으로 석출하고 물이 아닌 메탄올에 재분산된 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 수행되었다.
상기 얻어진 판들은 78 내지 82 %의 투과율(550 nm)에 있어서, 15 내지 40 ohm/sq인 면저항을 가진다.
실시예 3:
상기 방법은 상기 나노 와이어가 4 cm × 4 cm 정사각형 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET) 판에 스핀 코팅에 의해 증착된 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 수행되었다.
상기 얻어진 판들은 78 내지 82 %의 투과율(550 nm)에 있어서, 15 내지 40 ohm/sq인 면저항을 가진다.
비교예 1:
상기 은 나노 와이어는 실시예 1과 같이 제조하였다.
전극들은 4 cm × 4 cm 정사각형 유리판들 상에 Aztek A4709 에어브러쉬(airbrush)를 사용하여 분산액의 증발에 의한 이들 나노 와이어의 증착에 의해 얻어진다.
그러나, 상기 얻어진 전극들의 상기 은 나노 와이어는 실시예 1의 경우와 같이 기능화되어 있지 않다.
상기 얻어진 판들은 78 내지 82 %의 투과율(550 nm)에 있어서, 15 내지 40 ohm/sq인 면저항을 가진다.
비교예 2:
은 나노 와이어는 실시예 2와 동일한 방법으로 제조되었다.
이러한 나노 와이어는 4 cm × 4 cm 정사각형 유리판들 상에 Aztek A4709 에어브러쉬(airbrush)를 사용하여 상기에서 얻어진 나노 와이어의 분산액의 증발에 의하여 증착된다.
그러나, 실시예 2와는 달리, 이들 전극들의 상기 은 나노 와이어는 기능화되지 않는다.
상기 얻어진 판들은 78 내지 82 %의 투과율(550 nm)에 있어서, 15 내지 40 ohm/sq인 면저항을 가진다.
비교예 3:
방법은 상기 은 나노 와이어의 기능화 단계가 없는 것을 제외하고는 실시예 3과 동일한 방법으로 수행되었다.
상기 얻어진 판들은 15 내지 40 ohm/sq의 면저항을 가진다.
KPFM(Kelvin probe force microscopy) 측정은 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 3에서 얻어진 각각의 판들 상에서 수행하였다.
상기 측정들은 본 발명의 방법에 의해 얻어진 전극들에 대하여 실시예 1과 비교예 1에서 얻어진 전극들 간, 실시예 2와 비교예 2에서 얻어진 전극들 간, 실시예 3과 비교예 3에서 얻어진 전극들 간 일함수 사이에서 +0.6 전자 볼트(electron volts)의 이동을 보여준다.
실시예 4:
금 나노 와이어는 다음 공정에 따라 제조된다: HAuCl4(30% in HCl) 400 ㎕는 80 ℃에서 OA(oleylamine) 10 ml와 헥산(hexane) 2 ml에 첨가되었다. 격렬한 교반은 5 분 동안 수행될 수 있고, 혼합물은 이 온도에서 남아있다면 교반은 파격적으로 5 시간 동안 한다. 반응 혼합물은 밝은 빨강색이 된다. 침전물(검디 검은 생성물)은 에탄올을 첨가함으로써 얻어진다. 3400　rev.min-1에서 원심 분리 및 10 분 동안 에탄올 세척 후, 상기 나노 와이어는 헥산에 분산된다. 상기 전극들은 4　cm × 4　cm 정사각형 유리판 상에 이들 나노 와이어 증착에 의해 제조된다
상기 판들은 80 ℃에 가열 플레이트 상에 연속적으로 위치된다. 4-메톡시싸이오페놀(4-methoxythiophenol) 20 mM을 포함하는 톨루엔 용액은 10 초 동안 Aztek A4709 에어브러쉬(airbrush)를 사용하여 기회되었다. 상기 판들은 30 분 공기 하에 건조되기 위하여 남아있다.
상기 얻어진 판들은 75 내지 78 %의 투과율(550 nm)에 있어서, 30 내지 50 ohm/sq인 면저항을 가진다.
실시예 5:
방법은 상기 금 나노 와이어가 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET) 판들 상에 증착된 것을 제외하고는 실시예 4와 동일한 방법으로 수행되었다.
상기 얻어진 판들은 75 내지 78 %의 투과율(550 nm)에 있어서, 30 내지 50 ohm/sq인 면저항을 가진다.
비교예 4:
금 나노 와이어는 실시예 4와 동일한 방법으로 제조되었다. 그 후, 상기 전극들은 실시예 4에서와 같은 면적을 갖는 유리판들 위에 이들 금 나노 와이어 분산액의 기화 및 Aztek A4709 에어브러쉬(airbrush)를 사용한 분산액의 기화에 의해 제조되었다.
그러나, 실시예 4와 달리, 이 실시예에서는 상기 금 나노 와이어는 이후 기능화되지 않았다. 상기 금 나노 와이어가 증착 된 상기 유리판들은 단순히 80 ℃에서 가열된 판에 배치된다. 순수한 톨루엔은 10 초 동안 Aztek A4709 에어브러쉬(airbrush)를 사용하여 이러한 판들 위에서 기화되었다.
상기 판들은 이후 30 분 동안 공기 하에서 건조되었다.
상기 얻어진 판들은 15 내지 78 %의 투과율(550 nm)에 있어서, 30 내지 50 ohm/sq인 면저항을 가진다.
비교예 5:
방법은 상기 금 나노 와이어가 기능화되지 않은 것을 제외하고는 실시예 5와 동일한 방법으로 수행되었다. 상기 금 나노 와이어의 증착 후에 얻어진 판들은 80 ℃로 가열된 판 상에 위치하고, 10 초 동안 Aztek A4709 에어브러쉬(airbrush)를 사용하여 순수한 톨루엔은 기화된다. 그 후, 그것들은 30 분 동안 공기 하에 남아 건조되었다.
상기 얻어진 판들은 75 내지 78 %의 투과율(550 nm)에 있어서, 30 내지 50 ohm/sq인 면저항을 가진다.
KPFM(Kelvin probe force microscopy) 측정은 실시예 4 및 5 및 비교예 4 및 5에서 얻어진 각각의 판들 상에서 수행하였다.
그것들은 실시예 4 및 비교예 4, 실시예 5 및 비교예 5에서 얻어진 전극들 간 각각 -1 eV씩의 일함수 이동을 보여준다.
실시예 6:
은 나노 와이어는 다음 공정에 따라 제조된다: PVP(polyvinylpyrrolidone) 1.766 g은 NaCl(sodium chloride) 2.6 mg을 포함하는 40 ml의 EG(ethylene glycol)에 첨가되었다. 상기 혼합물을 PVP와 NaCl이 완전히 녹을 때까지(약 4-5 분) 120 ℃, 600 rpm에서 교반되었다. 상기 혼합물은 dropping funnel을 사용하여 AgNO3(silver nitrate) 0.68 g이 용해된 EG 40 ml의 용액에 적가(dropwise)되었다. 오일 베스는 160 ℃로 가열되고, 교반은 80 분 동안 700 rpm에서 수행될 수 있다. 세 가지 세척 작업은 메탄올과 함께 20 분 동안 2000 rpm에서 원심분리가 수행되고, 그 후, 상기 나노 와이어는 아세톤에 침전되고, 마지막으로, 메탄올에 재분산된다.
펜타플루오로싸이오페놀(Pentafluorothiophenol)은 10 mM 농도의 나노 와이어를 포함하는 메탄올 용액에 첨가되었다. 상기 용액은 12 시간 동안 상온에서 방치된다.
전극들은 4 cm × 4 cm 정사각형 유리판으로 구성된 기판 위에서 제조된 상기 나노 와이어가 Aztek A4709 에어브러쉬(airbrush)를 사용하여 기화됨으로써, 증착되어 제조된다.
상기 얻어진 판들은 18 내지 40 ohm/sq의 면저항 및 77 내지 82 %의 투과율(550 nm)을 가지고, 5.42 eV의 일함수를 나타낸다(기능화되지 않은 나노 와이어의 4.7 eV와 대조되어(비교예 1)).
실시예 7:
구리 나노 와이어는 Zheng 등의 논문에 설명된 방법에 따라 준비되었다(Chemistry Letters 35, 2006, 1142). 전극들은 4 cm × 4 cm 정사각형 유리판으로 구성된 기판 위에서 제조된 상기 나노 와이어가 Aztek A4709 에어브러쉬(airbrush)를 사용하여 기화됨으로써, 증착되어 제조된다.
상기 얻어진 판들은 10 분 동안 톨루엔에 침지시킨 다음, 아세톤으로 세종하고, 아르곤 하에 건조시킨다.
상기 얻어진 판들은 52 내지 77 %의 투과율(550 nm)에 있어서, 20 내지 200 ohm/sq인 면저항을 가진다.
비교예 7:
구리 나노 와이어는 Zheng 등의 논문에 설명된 방법에 따라 준비되었다(Chemistry Letters 35, 2006, 1142). 전극들은 4 cm × 4 cm 정사각형 유리판으로 구성된 기판 위에서 제조된 상기 나노 와이어가 Aztek A4709 에어브러쉬(airbrush)를 사용하여 기화됨으로써, 증착되어 제조된다.
상기 얻어진 판들은 10 분 동안 50　mM 퍼플루오로싸이오페놀(perfluorothiophenol)을 포함하는 톨루엔 용액에 침지시킨 다음, 아세톤으로 세종하고, 아르곤 하에 건조시킨다.
상기 얻어진 판들은 52 내지 77 %의 투과율(550 nm)에 있어서, 20 내지 200 ohm/sq인 면저항을 가진다.
KPFM(Kelvin probe force microscopy) 측정은 실시예 7 및 비교예 7에서 얻어진 각각의 판들 상에서 수행하였다.
그것들은 실시예 7 및 비교예 7에서 얻어진 전극들 간 각각 -0.9 eV씩의 일함수 이동을 보여준다.
따라서, 본 발명은 전극들, 특히 투명 전극들에 대한 요구 이후 강한 산업적 및 과학적인 맥락에서 오는 것으로 상당한 성장을 이룰 것으로 볼 수 있다. 본 발명의 방법에 의해 얻어진 본 발명의 상기 전극들, 그리고 상기 나노 와이어는 터치 스크린, 플렉서블 디스플레이 패널, 플렉서블 광전지, 플렉서블 광자 감지기, 대면적 플렉서블 전자 장치 등과 같은 다양한 응용에 사용될 수 있다.

Claims (18)

  1. 금속 나노 와이어 외부 표면의 적어도 일부분 이상, 바람직하게는 적어도 10 % 이상 자기 조립 단분자 층을 형성하는 단계를 포함하고,
    - 상기 나노 와이어는 은(Ag), 금(Au), 구리(Cu), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 니켈(Ni), 코발트(Co), 로듐(Rh), 이리듐(Ir), 루테늄(Ru) 및 철(Fe)로부터 선택된 금속으로 제조되며, 바람직하게는 은, 금 및 구리로부터 선택된 금속으로 제조되고:
    - 상기 자기 조립 단분자 층은 하기 화학식 1의 화합물에 반응에 의해 얻어지는 것을 특징으로 하는 금속 나노 와이어의 기능화 방법:
    <화학식 1>
    R1-Zn-R2
    (상기 화학식 1에 있어서,
    Z는 황 또는 셀레늄 원자를 나타내고,
    n = 1 또는 2,
    R1은 수소 원자, 아실기 또는 1 내지 100 원자를 포함하는 포화 또는 불포화 및 선형, 가지형 또는 고리형 및 선택적으로 하나 이상의 헤테로 원자를 포함하는 탄화수소기를 나타내고; 바람직하게 R1은 수소 원자, 아실기 또는 메틸기, 에틸기, 프로필기 또는 부틸기를 나타내고,
    R2는 전자 흡인기, 바람직하게는 완전히 또는 부분적으로 니트로기, 트리플루오로메틸기, 시아노기, 아미드기, 에스터기, 카르복실산기, 할라이드기 또는 2-디시아노메틸렌-3-시아노-2,5-디하이드로퓨란기로 치환된 및/또는 적어도 하나의 플루오린 원자를 포함하는 포화 또는 불포화, 방향족 또는 비방향족 및 선형, 가지형 또는 고리형 탄화수소기를 나타내거나,
    전자 공여기, 바람직하게는 완전히 또는 부분적으로 알콕시기, 아민기 또는 싸이오에테르기가 치환된 선형 또는 가지형, 고리형 및/또는 방향족, 탄화수소기를 나타내고,
    R1 및 R2는 동일 또는 상이할 수 있다.).
  2. 제1항에 있어서,
    화학식 1의 화합물에서 R2는 전자 흡인기이며 화학식 1의 화합물은 파라-(트리플루오로메틸)싸이오페놀(para-(trifluoromethyl)thiophenol), 3,5-비스(트리플루오로메틸)사이오페놀(3,5-bis(trifluoromethyl)thiophenol), 펜타플루오로싸이오페놀(pentafluorothiophenol), 펜타플루오로셀레노페놀(pentafluoroselenophenol), 퍼플루오로-도데칸싸이올(perfluorododecanethiol), 퍼플루오로옥타데칸싸이올(perfluorooctadecanethiol), 파라-니트로싸이오페놀(para-nitrothiophenol), 파라-시아노싸이오페놀(para-cyanothiophenol), 3,5-디니트로싸이오페놀(3,5-dinitrothiophenol) 및 3,5-디시아노싸이오페놀(3,5-dicyanothiophenol)로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 금속 나노 와이어의 기능화 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    화학실 1의 화합물에서 R2는 전자 공여기이며 화학식 1의 화합물은 파라-메톡시싸이오페놀(para-methoxythiophenol), 3,5-디메톡시싸이오페놀(3,5-dimethoxythiophenol), 파라-메톡시셀레노페놀(para-methoxyselenophenol), 파라-싸이오메틸싸이오페놀(para-thiomethylthiophenol), 디메틸 디설파이드(dimethyl disulfide), 디(파라-메톡시페닐) 디설파이드(di(para-methoxyphenyl) disulfide), 디에틸 설파이드(diethyl sulfide) 또는 부탄싸이올(butanethiol)인 것을 특징으로 하는 금속 나노 와이어의 기능화 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 나노 와이어는 20 이상, 바람직하게는 20 내지 50,000, 더욱 바람직하게는 100 내지 10,000의 종횡비(길이/직경 비)를 가지는 것을 특징으로 하는 금속 나노 와이어의 기능화 방법.
  5. 바람직하게는 물, 메탄올, 에탄올, 헥산, 톨루엔, 자일렌, 클로로-벤젠, 디클로로벤젠, 테트라하이드로퓨란, N-메틸-피롤리돈 및 이들 둘 이상의 혼합물로부터 선택된 용매에 은(Ag), 금(Au), 구리(Cu), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 니켈(Ni), 코발트(Co), 로듐(Rh), 이리듐(Ir), 류테늄(Ru) 및 철(Fe)로부터 선택된 금속으로 제조된 금속 나노 와이어를 분산시키는 단계(단계 a);
    제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 따른 방법에 의하여 상기 금속 나노 와이어를 기능화시키는 단계(단계 b); 및
    단계 b에서 얻어진 상기 기능화된 나노 와이어 또는 단계 a에서 얻어진 상기 기능화되지 않은 나노 와이어를 기판 상에 증착하는 단계(단계 c);를 포함하는 것을 특징으로 하는 전극의 제조방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 단계 c에서 기판에 증착되는 나노 와이어가 기능화되지 않고 b 단계 이후에 기능화되는 경우, 단계 c는 단계 b 전에 수행되는 것을 특징으로 하는 전극의 제조방법.
  7. 제5항에 있어서,
    단계 c에서 증착된 상기 나노 와이어가 기판 상에 증착되기 전에 이미 기능화된 경우, 단계 b는 단계 c 이전에 수행되는 것을 특징으로 하는 전극의 제조방법.
  8. 제5항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판은 강성 기판(rigid substrate)인 것을 특징으로 하는 전극의 제조방법.
  9. 제5항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판은 유연성 기판(flexible substrate)인 것을 특징으로 하는 전극의 제조방법.
  10. 제5항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판은 유리, 직조(woven textile) 또는 부직포(nonwoven textile), 플라스틱 또는 폼(foam)으로부터 선택된 물질인 것을 특징으로 하는 전극의 제조방법.
  11. 제5항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 금속 나노 와이어를 상기 기판에 증착하는 단계 c 이전에 바람직하게는 페인트 층, 부식방지 물질 층, 친수성 물질 층, 발수 물질 층 및/또는 난연 물질 층을 적용하여 기판 표면을 처리하는 단계(단계 d);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전극의 제조방법.
  12. 제5항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 나노 와이어를 증착하는 단계 c는 기상(vaporization), 잉크젯 프린팅(inkjet printing), 스핀 코팅(spin coating), 플렉소그래피(flexography), 포토그라비어(photogravure) 또는 스크래퍼(scraper)에 의한 증착 단계인 것을 특징으로 하는 전극의 제조방법.
  13. 제5항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    단계 a, b, c 이후에 단계 a에서 얻은 분산액의 용매를 증발시키는 단계(단계 e);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전극의 제조방법.
  14. 제5항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판 상에 증착된 기능화된 금속 나노와이어의 네트워크를 50 ℃ 이상 300 ℃ 이하의 온도에서 열 처리하는 단계(단계 f);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전극의 제조방법.
  15. 제5항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기능화된 금속 나노 와이어가 코팅되어 전극이 형성된 기판을 밀봉 물질, 바람직하게는 불소고분자(fluoropolymer) 또는 실리콘 고분자 또는 이들의 혼합물로 밀봉하는 단계(단계 g);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전극의 제조방법.
  16. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 따른 방법으로 얻어진 금속 나노 와이어를 포함하는 것을 특징으로 하는 소자.
  17. 제5항 내지 제13항에 따른 제조방법으로 얻어진 적어도 하나의 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 소자.
  18. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항의 방법으로 얻어진 기능화된 나노 와이어의 전극 제조에의 사용.
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