KR20160085570A - Preparing method of self-assembling 2-D nanostructure - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a method of preparing a self-assembling 2-D nanostructure, and more specifically, to a method of preparing a self-assembling 2-D nanostructure by using an etching agent that selectively etches the terminal of a capped nanorod. Through the method of the present invention, a terminal-terminal connection network of the nanorods can be facilitated and the nanorods can be distributed evenly over large areas on a substrate. Also, the present method allows the density of the nanorod network to be controlled. The self-assembling 2-D nanostructure prepared by the present method shows a high electrical conductivity while retaining the characteristics of the nanorod, and therefore can be advantageously used in electric devices as a transport layer and the like.

Description

자기조립 2-D 구조체의 제조 방법{Preparing method of self-assembling 2-D nanostructure}{Preparing method of self-assembling 2-D nanostructure}

본 발명은 자기조립 2-D 구조체의 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 캡핑된 나노로드의 말단을 선택적으로 에칭하는 에칭제을 이용하여 자기조립 2-D 구조체를 제조하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of fabricating a self-assembled 2-D structure, and more particularly, to a method of fabricating a self-assembled 2-D structure using an etchant that selectively etches the ends of the capped nanorods.

콜로이드성 나노물질의 조립체는 다양한 응용에 적합한 앙상블 특성을 가질 수 있다. 이러한 앙상블 특성은 개별 콜로이드에서는 달성되기 어렵다. 특히, 집합된 나노로드들은 독특한 극성 광학 특성 또는 높은 전도성을 종종 나타내며 포토닉스, 일렉트로닉스 또는 에너지 수집장치의 응용에 매우 유용하다. 나노로드들은 측면-측면 또는 말단-말단 배열을 형성할 수 있고, 생성된 앙상블은 상기 두 배열의 비율에 따라 다른 특성을 나타낸다. 이러한 조립체에서의 측면-측면 결합은 기판에 평행 또는 수직 배열을 형성한 나노로드들과 함께 용매 증발에 의해 관찰될 수 있으며 이따금씩 템플릿 또는 외부의 힘에 의해 보조된다. 이러한 배열이 열역학적으로 유리하다는 점에서, 나노로드의의 위치적이고 배향적인 배열은 액정분자와 유사하다. 이러한 나노로드 조립체는 선형 편광된 방출 또는 향상된 광학 흡수를 할 수 있다. 반면에, 나노로드들의 말단-말단 네트워크는 새롭고 흥미로운 기회를 열 수 있다. 예를 들어, 말단-말단 연결된 무리에서 나노로드들은 양자 제한과 같은 개별적 나노로드의 고유 특성을 가지고 캐리어 운송을 위한 통로로써 기능한다. 집중적인 수요와 잠재력에도 불구하고, 강한 반데르발스 또는 쌍극자 인력이 나노로드들이 측면-측면으로 배열하는 것을 유지시키기 때문에 콜로이드성 나노로드들의 말단-말단 연결은 상대적으로 조사가 미미한 실정이다. Assemblies of colloidal nanomaterials can have ensembles properties suitable for a variety of applications. Such ensemble characteristics are difficult to achieve in individual colloids. In particular, aggregated nanorods often exhibit unique polarity optics or high conductivity and are very useful for applications in photonics, electronics or energy collection devices. The nanorods may form a side-to-side or end-to-end arrangement, and the ensemble produced exhibits different properties depending on the ratio of the two arrangements. Side-to-side coupling in such assemblies can be observed by solvent evaporation with nanorods forming a parallel or vertical arrangement in the substrate and assisted occasionally by template or external forces. In terms of thermodynamic advantages of this arrangement, the positional and orientational arrangement of the nanorods is similar to liquid crystal molecules. Such nanorod assemblies are capable of linearly polarized emission or enhanced optical absorption. On the other hand, the end-to-end network of nanorods opens up new and exciting opportunities. For example, in a terminal-to-end conglomerate, nanorods have the unique properties of individual nanorods, such as quantum confinement, and serve as channels for carrier transport. Despite intensive demand and potential, end-to-end connections of colloidal nano-rods are relatively under investigation, because strong van der Waals or dipole attraction keeps the nanorods side-to-side array.

1. 한국 등록특허 10-1287350호1. Korean Patent No. 10-1287350 2. 한국 공개특허 10-2013-0102072호2. Korean Patent Publication No. 10-2013-0102072

본 발명은 캡핑된 나노로드의 말단을 선택적으로 에칭하는 에칭제을 이용하여 보다 용이하게 나노로드들의 말단-말단 연결 네트워크를 가능하게 하는 2D 나노구조체의 제조 방법을 제공하는 것이다. The present invention provides a method for manufacturing a 2D nanostructure that enables a terminal-end connecting network of nanorods more easily using an etchant that selectively etches the ends of the capped nanorods.

본 발명은 나노로드의 농도, 에칭액의 농도, 기재의 인상 속도, 또는 용매의 증발 속도를 조절하여 나노로드 네트워크 밀도를 조절하는 자기조립 2D 나노구조체의 제조 방법을 제공하는 것이다.The present invention provides a method for manufacturing a self-assembled 2D nanostructure that adjusts the density of a nanorod network by controlling the concentration of a nano-rod, the concentration of an etchant, the pull-up rate of a substrate, or the evaporation rate of a solvent.

본 발명은 개별적인 나노로드의 특성은 보존하면서 높은 전기 전도성을 나타낼 수 있어, 효과적인 수송층 등으로서 전기 소자 등에 이용할 수 있는 자기조립 2D 나노구조체를 제공하는 것이다. The present invention provides a self-assembled 2D nanostructure that can exhibit high electrical conductivity while preserving the properties of individual nanorods and can be used as an effective transport layer or the like in an electric device or the like.

하나의 양상에서 본 발명은In one aspect,

캡핑물질로 둘러싸인 나노로드 및 에칭제를 용매에 넣어 혼합하는 단계 ; 및 상기 나노로드를 공기/용매 계면으로 노출시켜 자기조립하는 단계를 포함하는 자기조립 2-D 나노구조체 제조 방법에 관계한다. Mixing the nanorods surrounded by the capping material and the etchant in a solvent; And exposing the nanorods to an air / solvent interface to self-assemble the nanorods.

다른 양상에서 본 발명은 In another aspect,

상기 자기조립 2-D 나노구조체 제조 방법에 따라 제조된 나노로드 구조체로서, 상기 구조체는 나노로드와 나노로드가 서로 말단에서만 결합된 단층(mono layer) 구조로 형성된 것을 특징으로 하는 자기조립 2-D 나노구조체에 관계한다. A nanorod structure manufactured according to the method for manufacturing a self-assembled 2-D nanostructure, wherein the structure is formed of a mono layer structure in which nanorods and nano- Nanostructures.

또 다른 양상에서 본 발명은In yet another aspect,

상기 자기조립 2-D 나노구조체를 포함하는 소자에 관계한다.Relates to an element comprising the self-assembled 2-D nanostructure.

본 발명의 자기조립 2D 나노구조체의 제조 방법을 이용하여 보다 용이하게 나노로드의 말단-말단 연결 네트워크를 가능하게 할 수 있다. The end-to-end connection network of the nano rod can be made more easily by using the self-assembled 2D nanostructure manufacturing method of the present invention.

본 발명의 자기조립 2D 나노구조체의 제조 방법을 이용하여 나로로드를 기재 상의 넓은 구역에 걸쳐 균일하게 분포시킬 수 있다. By using the self-assembled 2D nanostructure manufacturing method of the present invention, the NARO rod can be uniformly distributed over a wide area on the substrate.

본 발명의 자기조립 2D 나노구조체의 제조 방법을 이용하여 나노로드 네트워크 밀도를 제어할 수 있다. The density of the nanorod network can be controlled by using the self-assembled 2D nanostructure manufacturing method of the present invention.

본 발명의 자기조립 2D 나노구조체의 제조 방법을 이용하여 제조된 자기조립 2D 나노구조체는 나노로드의 특성은 보존하면서 높은 전기 전도성을 나타낼 수 있어, 효과적인 수송층 등으로서 전기 소자 등에 이용할 수 있다. The self-assembled 2D nanostructure produced by the method of manufacturing the self-assembled 2D nanostructure of the present invention can exhibit high electrical conductivity while preserving the characteristics of the nanorod, and can be used as an effective transport layer or the like in an electric device.

도 1의 (a)는 본 발명의 자기조립 2D 나노구조체 및 대조군의 제조 방법을 나타내는 개략도이며, (b) 내지 (d)는 이에 따라 제조된 자기조립 2D 나노구조체 및 대조군의 투과전자현미경(TEM) 이미지이다.
도 2의 (a) 내지 (c)는 시간의 경과에 따른 본 실시예의 혼합액의 공기/액체(톨루엔) 계면에서의 CdSe 나노로드의 광학 이미지이며, (d) 및 (e)는 (c)의 경우의 TEM 이미지이다.
도 3의 (a) 및 (b)는 각각 본 실시예에 따른 자기조립 2D 나노구조체 및 대조군의 이미지이며, (c) 및 (d)는 각각 이와 관련한 나노로드의 거동을 보여주는 모식도이다.
도 4는 기재상의 넓은 구역에 걸쳐 균일하게 분포된 본 실시예의 자기조립 2D 나노구조체의 TEM 이미지이다.
도 5의 (a) 내지 (d)는 인상(drawing) 속도에 따른 본 실시예의 자기조립 2D 나노구조체의 TEM 이미지이며, (e)는 인상(drawing) 속도에 따른 본 실시예의 자기조립 2D 나노구조체 내의 CdSe 나노로드의 말단 결합 수의 평균 및 면적당 나노로드의 수를 나타낸 그래프이다.
도 6은 인상(drawing) 속도에 따른 본 실시예의 자기조립 2D 나노구조체 내의 CdSe 나노로드의 말단-말단 결합 수를 나타낸 그래프이다.
도 7의 (a) 및 (b)는 본 실시예에 따른 자기조립 2D 나노구조체의 고해상도 TEM 이미지이며, (c)는 이와 관련한 나노로드 간의 말단-말단 접촉을 나타내는 모식도이다. (d)내지 (e)는 대조군의 고해상도 TEM 이미지이며, (f)는 이와 관련한 나노로드 간의 측면-측면 결합을 나타내는 모식도이다.
도 8은 본 실시예에 따른 자기조립 2D 나노구조체의 CdSe 나노로드의 말단 결합 수에 따른 고해상도 TEM 이미지이다.
도 9의 (a) 및 (b)는 본 실시예에 따른 자기조립 2D 나노구조체의 말단-말단 결합 네트워크에 대한 TEM 이미지이며 (c) 및 (d)는 각각 CdSe 나노로드, 및 염화금과 DDAB가 처리된 CdSe 나노로드의 X선 광전자 분광(XPS) 스펙트럼이다.
도 10은 본 실시예에 따른 혼합액을 세척한 후, CdSe 나노로드 응집체의 TEM 이미지이다.
도 11은 Cl 2p 수준에서의 CdSe 나노로드, 및 염화금과 DDAB가 처리된 CdSe 나노로드의 X선 광전자 분광(XPS) 스펙트럼이다.
도 12는 CdSe 나노로드, 및 염화금과 DDAB가 처리된 CdSe 나노로드의 X선 회절(XRD) 패턴이다.
도 13의 (a) 내지 (d)는 본 실시예에서 염화금 대신 염산을 처리한 자기조립 2D 나노구조체의 염산 농도에 따른 TEM 이미지이며 (e) 및 (f)는 염산을 처리한 혼합액을 세척한 후의 이미지이다.
도 14는 DDAB농도 대비 염화은 농도에 따른 본 실시예의 자기조립 2D 나노구조체의 TEM 이미지이다.
도 15의 (a) 내지 (d)는 염화은 대비 DDAB 농도에 따른 본 실시예의 자기조립 2D 나노구조체의 TEM 이미지이며, (e)는 염화은 대비 DDAB 농도에 따른 본 실시예의 자기조립 2D 나노구조체 내의 CdSe 나노로드의 말단 결합 수의 평균 및 본 실시예에 따른 혼합액의 상대 흡광도를 나타낸 그래프이다.
도 16은 염화은 대비 DDAB 농도에 따른 본 실시예의 자기조립 2D 나노구조체의 TEM 이미지이다.
도 17은 염화은 대비 DDAB 농도에 따른 본 실시예의 자기조립 2D 나노구조체 내의 CdSe 나노로드의 말단-말단 결합 수를 나타내는 그래프이다.
FIG. 1 (a) is a schematic view showing a self-assembled 2D nanostructure of the present invention and a method of producing a control. FIGS. 2 (b) to 2 ) Image.
2 (a) to 2 (c) are optical images of CdSe nanorods at the air / liquid (toluene) interface of the mixed liquid of the present embodiment over time, TEM image of the case.
3 (a) and 3 (b) are images of a self-assembled 2D nanostructure and a control group according to the present embodiment, and FIGS. 3 (c) and 3 (d) are schematic views showing the behavior of the nanorods respectively.
Figure 4 is a TEM image of self-assembled 2D nanostructures of this example uniformly distributed over a large area of the substrate.
5 (a) to 5 (d) are TEM images of the self-assembled 2D nanostructure of this embodiment according to the drawing speed, FIG. 5 (e) And the number of nanorods per unit area of the CdSe nano-rods.
6 is a graph showing the number of end-to-end bonding of CdSe nano-rods in the self-assembled 2D nanostructure of the present embodiment according to the drawing speed.
7 (a) and 7 (b) are high-resolution TEM images of a self-assembled 2D nanostructure according to the present embodiment, and FIG. 7 (c) is a schematic diagram showing end-to-end contact between the nanorods. (d) to (e) are high-resolution TEM images of the control group, and (f) are schematic diagrams showing side-to-side bonding between nanorods in this regard.
8 is a high-resolution TEM image of the self-assembled 2D nanostructure according to the present embodiment in accordance with the number of terminal bonds of CdSe nanorods.
FIGS. 9A and 9B are TEM images of the end-to-end bonding network of the self-assembled 2D nanostructure according to the present embodiment, wherein FIGS. 9C and 9D are CdSe nanorods, X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) spectra of the treated CdSe nanorods.
10 is a TEM image of CdSe nanorod aggregates after washing the mixed solution according to the present embodiment.
11 is an X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) spectrum of CdSe nanorods at the Cl 2p level and CdSe nanorods treated with chloride and DDAB.
12 is an X-ray diffraction (XRD) pattern of CdSe nanorods and CdSe nanorods treated with chloride and DDAB.
13 (a) to 13 (d) are TEM images according to the hydrochloric acid concentration of a self-assembled 2D nanostructure treated with hydrochloric acid instead of hydrochloric acid in this embodiment, wherein (e) and (f) It is a later image.
14 is a TEM image of the self-assembled 2D nanostructure of this example according to the concentration of silver chloride relative to the DDAB concentration.
15 (a) to 15 (d) are TEM images of the self-assembled 2D nanostructure of this example according to the concentration of DDAB versus silver chloride, (e) The average of the number of terminal bonds of the nanorods and the relative absorbance of the mixed solution according to this embodiment.
16 is a TEM image of the self-assembled 2D nanostructure of this example according to the concentration of DDAB versus silver chloride.
17 is a graph showing the number of end-to-end bonds of the CdSe nano-rods in the self-assembled 2D nanostructure of the present example according to the concentration of DDAB versus silver chloride.

본 발명자들은 입자의 젖음성(wettability), 입자의 모양 및 모세관 인력을 이용하여 자기조립 2D 나노구조체를 제조하였다. 이하, 본 발명에 대해 상세히 설명한다. The present inventors have fabricated self assembled 2D nanostructures using wettability of particles, shape of particles and capillary attraction. Hereinafter, the present invention will be described in detail.

본 발명의 자기조립 2D 나노구조체 제조방법은 혼합단계 및 자기조립단계를 포함한다.The self assembled 2D nanostructure manufacturing method of the present invention includes a mixing step and a self-assembling step.

상기 혼합단계는 캡핑물질로 둘러싸인 나노로드 및 에칭제를 용매에 넣어 혼합하는 단계이다.In the mixing step, the nanorods surrounded by the capping material and the etchant are mixed in a solvent.

상기 캡핑 물질은 상기 나노로드를 용매에 분산시킬 수 있게 하는 것으로서 예를 들어, 계면활성제를 이용할 수 있다. 계면활성제의 친수성 부분이 나노로드의 표면에 접해있으며, 친유성 부분이 용매에 분산을 용이하게 한다. 상기 캡핑 물질은 구체적인 예로는, TDPA, TOPO, TOP, DOPA, OPA, OA, HPA, ODPA, HDA를 들수 있으나 이에 제한되지 않을 수 있다.The capping material enables the nanorod to be dispersed in a solvent. For example, a surfactant may be used. The hydrophilic portion of the surfactant is in contact with the surface of the nanorod, and the lipophilic portion facilitates dispersion in the solvent. Specific examples of the capping material may include, but not limited to, TDPA, TOPO, TOP, DOPA, OPA, OA, HPA, ODPA and HDA.

상기 용매는 캡핑된 나노로드를 분산시킬 수 있으며 에칭 이후에 나노로드의 노출된 표면에 대해서는 젖음성이 떨어지는 비극성 용매을 제한없이 사용할 수 있다. 예를 들어, 상기 용매는 톨루엔, 테트라하이드로퓨란, 클로로벤젠, 헥산 또는 사이클로헥산일 수 있으나 이에 제한되지 않는다. 상기 나노로드는 반도체 물질로 이루어진 것일 수 있다. 예를 들어, 상기 반도체 물질은 CdSe, CdS, CdTe, ZnSe, ZnS, ZnTe, ZnO, HgS, HgSe, InAs, InP, InN, InSb, InAsP, InGaAs, GaN, GaAs, GaP, GaSb, AlP, AlN, AlAs, AlSb, PbSe, PbTe, PbS, CdZnSe, CdSeTe, ZnCdSe, PbSnTe, Si, 또는 Ge일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.The solvent can disperse the capped nanorods and use non-polar solvents that have poor wettability to the exposed surfaces of the nanorods after etching. For example, the solvent may be, but is not limited to, toluene, tetrahydrofuran, chlorobenzene, hexane or cyclohexane. The nano-rod may be made of a semiconductor material. For example, the semiconductor material may be at least one selected from the group consisting of CdSe, CdS, CdTe, ZnSe, ZnS, ZnTe, ZnO, HgS, HgSe, InAs, InP, InN, InSb, InAsP, InGaAs, GaN, GaAs, GaP, GaSb, AlP, But are not limited to, AlAs, AlSb, PbSe, PbTe, PbS, CdZnSe, CdSeTe, ZnCdSe, PbSnTe, Si, or Ge.

상기 혼합단계는 상기 에칭제가 상기 나노로드 말단의 캡핑 물질을 선택적으로 에칭하는 에칭단계를 포함한다. 상기 선택적 에칭은 상기 캡핑된 나노로드의 말단이 둥글기 때문에 캡핑 물질의 밀도가 낮아서 에칭제가 나노로드의 말단 표면에 용이하게 접근할 수 있기 때문이다. 이러한 선택적 에칭을 통하여 나노로드가 용매 내에서 낮은 젖음성(wettability)을 가지게되며 이로 인하여 공기/용매 계면 영역에 자발적으로 노출된다. The mixing step includes an etching step in which the etchant selectively etches the capping material at the nano rod end. The selective etching is because the capping material has a low density because the capped nanorod has rounded ends, so that the etching agent can easily access the end surface of the nanorod. Through this selective etching, the nanorods have low wettability in the solvent and thus are spontaneously exposed to the air / solvent interface region.

상기 에칭제는 염화 이온, 산화 이온 또는 황화 이온 수용액을 포함할 수 있다. 예를 들어, 염화 음이온은 캡핑 분자가 밀집되어 있는 나노로드의 측면을 피해 캡핑 분자가 상대적으로 적은 나노로드의 말단의 반도체 분자에 접근 가능하며, 염화 음이온에 비하여 상대적으로 전자가 부족한 반도체 분자의 양이온 부분을 공격하고 분리할 수 있다. 결국, 염화 음이온은 나노로드의 말단에 캡핑된 분자를 선택적으로 제거할 수 있다. The etchant may include a chloride ion, an oxide ion, or an aqueous sulfide ion solution. For example, the chloride anion can access the semiconductor molecule at the end of the nanorod having a relatively small number of the capping molecules due to the side surface of the nanorod having the capping molecules densely. The cation anion of the semiconductor molecule having relatively less electrons than the chloride anion You can attack and detach parts. As a result, the chloride anion can selectively remove molecules capped at the end of the nanorod.

상기 에칭제는 금속염을 포함할 수 있다. 상기 에칭제가 금속염일 경우, 상기 에칭단계는 상기 나노로드 말단의 캡핑 물질이 선택적으로 제거된 후 상기 금속염의 금속 이온이 나노로드 말단에서 환원되어 금속으로 부착되는 단계를 포함하는 것일 수 있다. 환원제가 없음에도, 금속 이온은 나노로드 표면 상의 반도체 분자의 음이온 부분의 일부분을 산화시킴으로써 금속으로 환원될 수 있다. 상기 금속 이온은 상기 나노로드의 말단에서 금속으로 환원되어 상기 나노로드의 말단에서 금속 층으로 성장할 수 있다. 상기 금속 층은 상기 나노로드 말단의 에칭이 계속되어 나노로드의 길이가 짧아지는 것을 방지한다. The etchant may include a metal salt. When the etchant is a metal salt, the etching step may include a step of selectively removing the capping material at the end of the nano rod, and then reducing the metal ion of the metal salt at the end of the nano rod to be attached to the metal. Even without a reducing agent, the metal ion can be reduced to metal by oxidizing a portion of the anion portion of the semiconductor molecule on the surface of the nanorod. The metal ions may be reduced to metal at the ends of the nano-rods and grow to metal layers at the ends of the nano-rods. The metal layer prevents etching of the ends of the nanorods to shorten the length of the nanorods.

상기 금속염은 염화 이온, 산화 이온, 황화 이온을 포함하는 금속염일 수 있으며 예를 들어, 상기 금속염은 염화금, 염화은, 염화구리, 염화백금, 염화코발트, 또는 염화철일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. The metal salt may be a metal salt including a chloride ion, an oxide ion and a sulfide ion. For example, the metal salt may be chloride, silver chloride, copper chloride, platinum chloride, cobalt chloride, or iron chloride.

상기 자기조립단계는 상기 나노로드를 공기/용매 계면으로 노출시켜 자기조립시키는 단계이다. The self-assembling step is a step of self-assembling the nanorod by exposing the nanorod to an air / solvent interface.

상기 자기조립 단계는 공기/용매 계면에서 상기 나노로드 말단끼리 모세관 인력으로 결합되어 네트워크를 형성할 수 있다. 상기 에칭된 나노로드의 말단이 공기/용매 계면을 변형시키며 모세관 인력을 발생시키기 때문이다. The self-assembling step may form a network by bonding the ends of the nano-rods at the air / solvent interface with a capillary attraction force. The ends of the etched nanorod deform the air / solvent interface and generate a capillary attraction.

이와 관련하여 도 7의 c를 참고하면, 에칭된 나노로드 말단은 용매/공기 계면 변형을 수반하며, 이러한 계면 변형에 따른 높은 표면 자유에너지를 감소시키기 위하여 모세관 인력이 발생하고, 이렇게 발생된 모세관 인력이 계면의 표면적을 감소시키는 방향으로 에칭된 나노로드를 서로 이동시키며 부착되게 한다. Referring to FIG. 7C, the tip of the etched nanorod is accompanied by a solvent / air interface deformation. In order to reduce the high surface free energy due to the interface deformation, a capillary attraction is generated, So that the etched nanorods are moved and attached to each other in a direction decreasing the surface area of the interface.

좀 더 구체적으로는, 자유 계면에 고정된 등방성 구형 마이크로입자는 계면을 변형시키지 않고 모세관 상호작용을 일으키지 않지만, 본 발명에서 이용한 타원체 또는 원통체 같은 이방성 마이크로입자는 계면을 변형시키고, 계면 변형을 최소화하기 위해 모세관 인력을 유도한다. 따라서 본 발명에 있어서 콜로이드 입자인 이방성 나노로드들 사이에서 계면 변형에서 존재하는 표면 자유에너지를 낮추기 위하여 모세관 인력이 발생한다. 또한, 이러한 이방성 모양에서 유도되는 모세관 인력이 약할지라도 이방성 나노로드의 말단의 캡핑을 선택적으로 에칭함으로써 이방성 나노로드의 표면 특성을 변형시켜 계면 변형 및 모세관 인력을 증가시킬 수 있다. 이러한 모세관 인력을 통해 이방성 나노로드의 말단끼리 접촉하게 되면, 계면 에너지를 감소시키기 위해 말단과 말단이 융합되어 강력한 네트워크를 형성한다. More specifically, the isotropic spherical microparticles immobilized on the free interface do not deform the interface and do not cause capillary interaction, but the anisotropic microparticles such as the ellipsoid or the cylinder used in the present invention deform the interface and minimize interface strain The capillary attraction is induced. Therefore, in the present invention, a capillary attraction occurs in order to lower the surface free energy existing in the interfacial deformation between the anisotropic nano-rods which are the colloidal particles. In addition, even if the capillary attraction induced in this anisotropic shape is weak, the surface characteristics of the anisotropic nano-rod can be modified by selectively etching the capping of the anisotropic nano-rods to increase interfacial deformation and capillary attraction. When the ends of the anisotropic nano-rods come into contact with each other through the capillary attraction, the ends and the ends are fused to form a strong network to reduce the interfacial energy.

상기 자기조립 단계는 기판을 상기 용매에 침지시키는 단계를 포함할 수 있다. 이와 관련하여 도 1을 참고하면, 우선 캡핑 물질로 둘러싸인 나노로드(110) 및 상기 캡핑된 물질을 에칭할 수 있는 에칭제(120)를 용매(130)에 넣어 혼합하여 혼합액(100)을 제조한다. 상기 혼합액에 기재(200)를 침지(dipping)하고 용매(130)를 증발시키면 기재 상에 2D 나노로드 구조체(300)가 형성된다. 또한, 상기 자기조립 단계는 기판을 상기 용매에 침지(dipping)시킨 후 소정 속도로 인상(drawing)시키는 단계를 추가 포함할 수 있다. 상기 용매(130)을 증발시키며 또는 증발시키는 대신 기재를 인상하면 기재 상에 형성된 메니스커스(meniscus)에서 용매가 증발하고, 최종적으로 기재 상에 본 발명의 2D 나노로드 구조체(300)가 형성된다.The self-assembling step may include immersing the substrate in the solvent. 1, a nanoload 110 surrounded by a capping material and an etchant 120 capable of etching the capped material are placed in a solvent 130 and mixed to prepare a mixed solution 100 . When the base material 200 is dipped in the mixed solution and the solvent 130 is evaporated, the 2D nanorod structure 300 is formed on the base material. Further, the self-assembling step may further include dipping the substrate in the solvent and then drawing the substrate at a predetermined speed. When the substrate is pulled up instead of evaporating or evaporating the solvent 130, the solvent is evaporated in a meniscus formed on the substrate, and the 2D nanorod structure 300 of the present invention is finally formed on the substrate .

상기 2D 나노로드 구조체의 제조 방법은 상기 기판의 인상속도를 제어하여 상기 기판 상에 형성되는 나노로드 네트워크의 밀도를 조절하는 것일 수 있다. 구체적으로, 상기 기판의 인상속도를 감소시키면 상기 기판 상에 형성되는 나노로드 네트워크의 밀도를 증가시킬 수 있다. 또한 상기 기판의 인상속도를 증가시키면 상기 기판 상에 형성되는 나노로드의 네트워크 밀도를 감소시킬 수 있다.The method of fabricating the 2D nanorod structure may control the density of the nanorod network formed on the substrate by controlling the pulling rate of the substrate. In particular, decreasing the pulling rate of the substrate can increase the density of the nanorod network formed on the substrate. Also, increasing the pulling rate of the substrate can reduce the network density of the nano-rods formed on the substrate.

상기 나노로드의 네트워크 밀도는 상기 자기조립 2D 나노구조체 내의 나노로드 수 및 각각의 나노로드의 말단-말단 결합 수를 의미한다. 상기 기판의 인상속도를 감소시키면 상기 자기조립 2D 나노구조체 내의 전체 나노로드의 수가 증가하며 각각의 나노로드의 말단-말단 결합 수가 증가한다. 나노로드의 말단-말단 결합 수가 증가하는 것은, 예를 들어, 하나의 나노로도의 말단에 결합하는 다른 나노로드의 말단의 갯수가 1에서 6으로 증가하는 것일 수 있다. The network density of the nanorods refers to the number of nanorods in the self-assembled 2D nanostructure and the number of end-to-end bonds of each nanorod. As the pulling rate of the substrate is reduced, the number of total nanorods in the self-assembled 2D nanostructure increases and the number of end-to-end bonds of each nanorod increases. The increase in the number of end-terminal bonds of a nanorod can be, for example, increasing the number of ends of other nanorods that bind to the end of one nanorodor from 1 to 6.

상기 2D 나노로드 구조체의 제조 방법은 상기 에칭제의 농도를 제어하여 공기/용매 계면에서 나노로드 네트워크의 밀도를 조절하는 것일 수 있다. 구체적으로, 상기 에칭제의 농도를 증가시키면 나노로드 네트워크의 밀도를 증가시킬 수 있다. 또한 상기 에칭제의 농도를 감소시키면 나노로드의 네트워크 밀도를 감소시킬 수 있다. 상기 에칭액의 농도는 에칭 물질의 농도와 에칭물질의 활성도를 조절하는 역마이셀 물질의 상대적인 농도 비율을 조절하여 제어하는 것일 수 있다. 상기 에칭 물질 농도 대비 상기 역마이셀 물질 농도를 감소시키면 나노로드 네트워크의 밀도를 증가시킬 수 있다.The method of fabricating the 2D nanorod structure may be to control the density of the nanorod network at the air / solvent interface by controlling the concentration of the etchant. Specifically, increasing the concentration of the etchant can increase the density of the nanorod network. Also, decreasing the concentration of the etchant can reduce the network density of the nanorods. The concentration of the etchant may be controlled by controlling the concentration ratio of the etchant and the relative concentration of the reverse micellar substance that controls the activity of the etchant. The density of the nanorod network can be increased by reducing the concentration of the reverse micelles relative to the concentration of the etchant.

상기 2D 나노로드 구조체의 제조 방법은 상기 나노로드의 농도 또는 상기 용매의 증발속도를 제어하여 공기/용매 계면에서 나노로드 네트워크의 밀도를 조절하는 것일 수 있다. 구체적으로, 상기 나노로드의 농도를 증가시키면 나노로드 네트워크의 밀도를 증가시킬 수 있으며, 상기 용매의 증발속도를 감소시키면 나노로드 네트워크의 밀도를 증가시킬 수 있다. 상기 용매의 증발 속도를 감소시키면 공기/용매 계면에서 나노로드의 말단-말단이 결합하여 상기 네트워크가 형성될 수 있는 시간이 증가하기 때문이다. The 2D nanorod structure may be prepared by controlling the concentration of the nanorod or the evaporation rate of the solvent to control the density of the nanorod network at the air / solvent interface. In particular, increasing the concentration of the nanorod can increase the density of the nanorod network, and decreasing the rate of evaporation of the solvent can increase the density of the nanorod network. If the evaporation rate of the solvent is decreased, the time at which the network can be formed due to the end-to-end bonding of the nanorods at the air / solvent interface is increased.

다른 양상에서 본 발명은 상술한 양상의 자기조립 2D 나노로드 구조체의 제조 방법에 따라 제조된 나노로드 구조체로서, 상기 구조체는 나노로드와 나노로드가 서로 말단에서만 결합된 단층 구조로 형성된 자기조립 2D 나노구조체에 관계한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a nano-rod structure manufactured by a method of manufacturing a self-assembled 2D nanorod structure of the above-described aspect, wherein the structure is a self-assembled 2D nanorod formed of a single layer structure in which nanorods and nano- Structure.

상기 제조 방법에 따라 제조된 나노로드 구조체는 상기 나노로드들의 말단과 말단이 융합되어 상기 나노로드들이 말단과 말단 사이에 분리공간이 존재하지 않으며, 각각의 나노로드와 나노로드가 서로 말단에서 완전히 결합되어 상기 나노로드 구조체를 형성한다. 상기 결합은 접촉이 아니라 일정 세기 이상의 외력이 가해지지 않으면 분리되지 않는 결합이다. 따라서 상기 나노로드 구조체는 나노로드들의 단순 배열이 아닌, 나노로드들을 포함한 새로운 구조의 구조체로서 기능할 수 있다. The nano rod structure manufactured according to the above manufacturing method is characterized in that the ends and the ends of the nano rods are fused so that there is no separation space between the ends and the ends of the nano rods and each of the nano rods and nano rods is completely bonded Thereby forming the nanorod structure. The bond is not a contact but a bond that is not separated unless an external force of a certain level or more is applied. Therefore, the nanorod structure can function as a new structure including nanorods, rather than a simple arrangement of nanorods.

상기 자기조립 2D 나노구조체 내의 나노로드의 측벽은 캡핑물질로 코팅되어 있다. 또한 상기 자기조립 2D 나노구조체 내의 나노로드들이 접합된 말단에는 금속이 부착된 것일 수 있다. 상기 부착된 금속은 상기 나노로드 말단의 에칭이 계속되어 나노로드의 길이가 짧아지는 것을 방지할 수 있다.
The side walls of the nanorods in the self-assembled 2D nanostructure are coated with a capping material. The nanostructures in the self-assembled 2D nanostructure may have a metal attached to the ends to which the nanorods are bonded. The attached metal can prevent the length of the nano-rods from being shortened by continuing the etching of the end of the nano-rods.

또 다른 양상에서 본 발명은 상술한 자기조립 2D 나노로드 구조체를 포함하는 소자로서, 상기 소자는 트랜지스터(transistor), 송신기(transmitter), 레이저(laser), Q-스위치(Q-switch), 스위치(switch), 광학 스위치(optical switch), 광섬유(optical fiber), 게인 소자(gain device), 증폭기(amplifier), 디스플레이(display), 검출기(detector), 통신시스템(communication system), 발광다이오드(light emitting diode), 광변환층(light conversion layer), 태양전지(solar cell), 또는 센서(sensor)로부터 선택되는 소자에 관계한다. In another aspect, the present invention is an element comprising a self-assembled 2D nanorod structure as described above, wherein the element is a transistor, a transmitter, a laser, a Q-switch, a switch switch, an optical switch, an optical fiber, a gain device, an amplifier, a display, a detector, a communication system, a light emitting diode (LED) diode, a light conversion layer, a solar cell, or a sensor.

상기 자기조립 2D 나노구조체 및 상기 구조체를 포함하는 소자에 관해서는 상세한 설명을 생략하였으나 상술한 자기조립 2D 나노구조체의 제조 방법에 대한 것을 동일하게 적용할 수 있다.
The detailed description of the self-assembled 2D nanostructure and the device including the structure is omitted. However, the method of manufacturing the self-assembled 2D nanostructure described above can be similarly applied.

이하 본 발명을 다음의 실시 예에 의해 좀더 상세하게 설명하겠으나, 하기 실시 예는 본 발명을 예시하기 위한 것이며 본 발명이 범위를 한정하는 것은 아니다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the following examples. However, the following examples are for illustrative purposes only and are not intended to limit the scope of the present invention.

실시예Example 1: 자기조립 2D 나노 구조체의 제조  1: Fabrication of self-assembled 2D nanostructures

(1) CdSe 나노로드의 합성(1) Synthesis of CdSe nanorods

1.6 mmol의 CdO, 3.2 mmol의 TDPA(Tetradecylphosphonic acid) 3.1g 의 TOPO(trioctylphosphine oxide)를 3목 플라스크에 로딩하여 혼합하고, 120℃에서 1시간 동안 가스를 제거하였다. 상기 혼합물을 무색 투명해질 때까지 300℃로 가열하고, 아르곤 대기흐름 하에서 상온으로 냉각시켜 Cd-복합체 용액을 수득하였다. 상기 Cd-복합체 용액을 24시간 동안 방치 후, 상기 Cd-복합체 용액을 320℃로 재가열하고, Se 스탁 용액[글러브 박스 내에서 준비된 0.08mmol의 Se, 0.19g 의 TBP(Tributylphosphine), 1.447g의 TOP(trioctylphosphine)및 0.3g의 무수 톨루엔의 혼합물]을 혼합하였다. 나노로드를 250℃에서 30분 동안 성장시켰고, 이후 상온에서 냉각시켰다. 상기 나노로드는 클로로포름과 메탄올을 차례로 추가하여 세척하였으며 두 차례 원심분리 하여 CdSe 나노로드(크기: 37 ×7 nm)를 수득하였다. 1.6 mmol of CdO and 3.2 mmol of TDPA (Tetradecylphosphonic acid) (3.1 g) of trioctylphosphine oxide (TOPO) were loaded into a three-necked flask, and the mixture was degassed at 120 ° C. for 1 hour. The mixture was heated to 300 < 0 > C until colorless and cooled to ambient temperature under an argon atmospheric stream to give a Cd-complex solution. The Cd-complex solution was allowed to stand for 24 hours, and then the Cd-complex solution was reheated to 320 DEG C, and a Se stock solution (0.08 mmol Se, 0.19 g TBP (tributylphosphine) prepared in a glove box, 1.447 g TOP (trioctylphosphine) and 0.3 g of anhydrous toluene] were mixed. The nanorods were grown at 250 DEG C for 30 minutes and then cooled at room temperature. The nanorods were washed by addition of chloroform and methanol in succession, and centrifuged twice to obtain CdSe nanorods (size: 37 x 7 nm).

(2) 자기조립 2D 나노 구조체의 제조(2) Manufacture of self-assembled 2D nanostructure

먼저, 상기 CdSe 나노로드를 톨루엔에 용해시켰다. CdSe 나노로드 말단 간의 접촉을 위하여 톨루엔에 염화금(AuCl3) 및 DDAB(didecyldimethylammonium bromide)를 용해시킨 후 초음파 처리를 하여 에칭제가 포함된 용액(에칭액)을 준비하였다. 상기 CdSe 나노로드가 포함된 콜로이드 용액 7ml에 상기 에칭액 2ml를 혼합하여 혼합액을 제조하였다. 상기 혼합액은 3.18 ×10-9 M 의 CdSe 나노로드, 1.41 ×10-5 M 의 염화금 및 8.53 ×10-5 M 의 DDAB를 포함하고 있다. 자기조립 2D 나노 구조체 내의 네트워크 밀도 제어를 위하여, CdSe 나노로드의 농도를 일정하게 하고 염화금 및 DDAB의 농도를 다양하게 하였다.First, the CdSe nanorod was dissolved in toluene. (AuCl 3 ) and DDAB (didecyldimethylammonium bromide) were dissolved in toluene for contact between the ends of the CdSe nanorods, and ultrasonic treatment was performed to prepare a solution (etchant) containing an etching agent. 7 ml of the colloidal solution containing the CdSe nano-rod was mixed with 2 ml of the etchant to prepare a mixed solution. The mixture contains a DDAB of 3.18 × 10 -9 M of the CdSe nano-rod, 1.41 × 10 -5 M yeomhwageum and 8.53 × 10 -5 M of. In order to control the network density in the self - assembled 2D nanostructure, the concentration of CdSe nanorod was made constant and the concentration of chloride and DDAB varied.

탄소가 코팅된 구리로 이루어진 투과 전자 현미경 그리드(grid)를 수직에서 45도 각도로 상기 혼합 용액에 침지시켰다. 용매가 완전히 증발하고 그리드 상에 메니스커스(meniscus)가 형성될때 TEM 그리드 상에 용착된(deposited) 2D 나노로드 구조체를 측정하고 조사하였다. 자기조립 2D 나노 구조체 내의 네트워크 밀도 제어를 위하여, 상기 그리드를 인상(drawing)하며, 인상 속도를 다양하게 하였다.
A transmission electron microscope grid consisting of carbon coated copper was immersed in the mixed solution at a 45 degree angle from vertical. The 2D nanorod structure deposited on the TEM grid was measured and examined as the solvent evaporated completely and a meniscus was formed on the grid. For control of network density in a self-assembled 2D nanostructure, the grid was drawn and varied in pull rate.

비교예Comparative Example

상기 실시예 1에서 에칭액을 제외하고 나노로드가 포함된 콜로이드 용액만을 사용하여 자기조립 2D 나노 구조체를 제조하였다. 나머지는 실시예 1과 같다.
In Example 1, a self-assembled 2D nanostructure was prepared using only a colloidal solution containing a nano-rod except for the etching solution. The remainder is the same as in Embodiment 1.

실험예Experimental Example : 광학 현미경( : Optical microscope ( OMOM ), 투과 전자 현미경(), Transmission electron microscope ( TEMTEM ) 촬영, X선 광전자 스펙트럼(XPS) 분석, 및 X선 회절(), X-ray photoelectron spectrum (XPS) analysis, and X-ray diffraction XRDXRD ) 분석) analysis

상기 실시예 및 대조예에서 제조된 자기조립 2D 나노 구조체는 광학 현미경(Nikon Optiphot microscope with a Roper Scientific CoolSnap Photometrics camera), 투과 전자 현미경(Tecnai F20), 및 전계 방출 투과 전자 현미경(Tecnai F20, 200kV에서 작동함)을 이용하여 촬영하였다. 또한, X선 광전자 스펙트럼 분석(Sigma Probe), 및 X선 회절 분석(RIGAKU Ultima IV)을 하였다.
The self-assembled 2D nanostructures prepared in the examples and the comparative examples were analyzed with an optical microscope (Nikon Optiphot microscope with a Roper Scientific CoolSnap Photometrics camera), a transmission electron microscope (Tecnai F20), and a field emission transmission electron microscope (Tecnai F20, ). Further, X-ray photoelectron spectrum analysis (Sigma Probe) and X-ray diffraction analysis (RIGAKU Ultima IV) were performed.

결과result

CdSe 나노로드들의 이방성 표면 특성은 염화금의 사용에 의해 증가될 수 있고, 이것은 선택적으로 그것들의 말단을 에칭시킨다. 비록 염화금이 나노로드의 말단 상에 금 입자가 자라게 하는 전구체로써 사용 되지만, 이것은 또한 환원제없이 나노로드의 말단을 에칭시킬 수 있다. 일단 나노로드 표면에서의 입체 안정제인 TDPA가 선택적으로 말단에서 벗겨진다면, 나노로드는 더 이상 톨루엔에 의해 젖지 않고, 공기/톨루엔 계면에서 자발적으로 흡착된다. 염화금과 DDAB를 함유한 나노로드 용액은 계면에서 필름을 형성한다(도 2). 도 2의 a 내지 c는 시간에 따른 공기/톨루엔 계면에서의 나노로드들을 나타낸 광학 이미지이다. 도 2의 d 및 e는 상기 도 2의 c에서의 TEM 이미지이다. 용액이 TEM 그리드위에 침착되면, 응집된 나노로드가 말단-말단 방식으로 연결된다(도 3의 a). 첨가제 없이, 나노로드는 측면-측면 패킹된다(도 3의 b). 도 3의 c 와 d는 각각 도 3의 a와 b의 개념을 나타내는 모식도이다. The anisotropic surface properties of CdSe nanorods can be increased by the use of chloride, which selectively etches their ends. Although chloride is used as a precursor to the growth of gold particles on the ends of the nanorods, it can also etch the ends of the nanorods without a reducing agent. Once TDPA, a steric stabilizer at the surface of the nanorods, is selectively removed from the ends, the nanorods are no longer wetted by toluene and are spontaneously adsorbed at the air / toluene interface. The nanorod solution containing chloride and DDAB forms a film at the interface (FIG. 2). 2 (a) to 2 (c) are optical images showing nanorods at the air / toluene interface over time. And d and e in Fig. 2 are TEM images in Fig. 2C. Once the solution is deposited on the TEM grid, the agglomerated nanorods are connected end-to-end (Figure 3a). Without additives, the nanorods are laterally-side packed (Figure 3b). And c and d in Fig. 3 are schematic views showing the concept of a and b in Fig. 3, respectively.

이러한 독득한 조립 동작과 넓은 구역에 걸친 균일한 네크워크 구조를 발달시키는 전략을 설명하기 위해서, 본 발명은 수직 침지-코팅 기술을 사용했다. 도 1의 a는 침지-코팅 개략도를 보여준다. 수직 코딩을 하는 동안, 톨루엔은 메니스커스(meniscus)에서 증발하고, 대류유입을 일으킨다. 이러한 대류흐름은 계면으로 나노로드가 공급되는 것을 도와주고, 계면 조립을 촉진하는데 이것은 거의 접촉 라인 근처에서 일어난다. 동시에, 톨루엔의 연속건조는 접촉라인 아래쪽으로 이동하고, 나노로드 네트워크를 기판위에 접촉 근처로 이동시킨다. 동시조립과 이동과정은 큰 규모에서 균일한 단일층 두께의 프렉탈(fractal) 네크워크의 발달을 촉진시킨다(도 1의 b 및 도4). 기판으로 사용된 3 ×3 mm 탄소가 코팅된 구리 그리드(grid)의 전구역에 걸쳐 응집체(aggregates) 또는 빈공간이 거의 관찰되지 않는다. 계면에서 흡착된 나노로드들은 오직 옆으로만 이동가능하고, 대류흐름은 메니스커스 아래에 나노로드들을 모으지 못하고, 나노로드 더미 형성을 억제시키고 도 1의 b에 나타난 것처럼 균일한 필름의 형성을 가능하게 한다. 또한 네트워크는 무시할만한 측면-측면 접촉을 가지고 나노로드들의 순수 말단-말단 연결로 구성되어 있고, 여기서 대부분의 나노로드 체인은 단일 네크워크 형성에 참여한다(도 1의 c). 이러한 네크워크는 벌크 이종접합 태양 접합 태양전지 및 트랜지스터를 기반으로한 양자막대를 포함한 응용에 효과적인 전기 침투를 만드는 엄청난 잠재력을 가진다. To illustrate this unique assembly operation and strategy for developing a uniform network structure over a large area, the present invention employs a vertical immersion-coating technique. Figure 1 a shows an immersion-coating schematic. During the vertical coding, toluene evaporates in the meniscus and causes convection flow. This convective flow helps to feed the nanorod to the interface and facilitates interfacial assembly, which almost happens near the contact line. At the same time, the continuous drying of the toluene moves down the contact line and moves the nanorod network to near contact on the substrate. The simultaneous assembly and transfer process promotes the development of a large single-layer, uniform layer thickness fractal network (FIG. 1 b and FIG. 4). Aggregates or voids are rarely observed throughout the 3 x 3 mm carbon coated copper grid used as the substrate. The nanorods adsorbed at the interface are only transportable sideways, and the convective flow can not collect nanorods below the meniscus, inhibit nanorod dummy formation, and produce a uniform film as shown in Figure 1 (b). . The network also consists of pure end-to-end connections of nanorods with negligible side-to-side contact, where most of the nanorod chains participate in forming a single network (FIG. Such networks have tremendous potential to create effective penetration into applications including bulk heterojunction solar junction solar cells and transistor-based quantum rods.

톨루엔이 염화금과 DDAB를 포함하지 않을 때, 나노로드 현탁액은 응집 또는 침전에 대해 매우 안정하고 침지-코팅 침전은 완전히 다른 형상을 만든다. 도 1의 d는 커피링을 형성하는 CdSe 나노로드들의 저해상도 TEM 이미지를 보여준다. 상기 커피링 모양은 기판상의 불순물이나 결함 때문에 접촉 라인 고정에서 생긴다. 접촉라인이 고정된다면, 나노로드들은 대류의 흐름과 축적에 의해 라인에서 모이고 밴드를 형성한다. 톨루엔이 증발되면서, 고정력은 더 이상 중력을 피할 수 없고, 접촉라인은 미끄러지고 낮은 레벨에서 고정되고 축적된 나노로드들의 다음 밴드를 형성한다. 도 1의 e의 확대된 TEM 이미지는 각각의 커피링이 나란히 패킹된 나노로드들더미로 구성되어있는 것을 보여준다. 스틱-슬립 침적은 나노로드들의 비 균일한 분배를 야기한다. 염화금과 DDAB의 존재하에서 나노로드 조립은 효과적으로 커피링 형성을 억제하고 나노로드들의 계면흡착을 통해서 넓은 구역에 걸친 단일층 프렉탈(fractal) 필름을 만들 수 있다. 고체 기판과 공기/톨루엔 계면에 걸친 연속적인 네크워크의 형성은 스틱-슬림 모션대신 접촉라인의 부드러운 움직임을 야기한다.When toluene does not contain chloride and DDAB, the nanorod suspension is very stable for flocculation or precipitation and the immersion-coated precipitate forms a completely different shape. Figure 1 (d) shows a low-resolution TEM image of the CdSe nanorods forming the coffee ring. The coffee ring shape results from contact line fixation due to impurities or defects on the substrate. If the contact lines are fixed, the nanorods will gather in the line and form bands by convection flow and accumulation. As the toluene is evaporated, the clamping force can no longer avoid gravity, and the contact line slips and forms the next band of nano-rods that are fixed and accumulated at low levels. The enlarged TEM image of FIG. 1e shows that each coffee ring consists of a stack of packed nanorods. The stick-slip deposition causes non-uniform distribution of the nanorods. In the presence of chloride and DDAB, nanorod assembly effectively inhibits the formation of coffee rings and can create a single-layer fractal film over a large area through interfacial adsorption of the nanorods. The formation of a continuous network across the solid substrate and air / toluene interface causes smooth movement of the contact line instead of stick-slim motion.

침지-코팅 과정동안, 공기-톨루엔 계면으로 나노로드 공급의 속도는 기판의 인상(drawing) 속도와 톨루엔의 증발비율에 의해 결정된다. 인상 속도의 양적인 효과를 증명하기 위해, 나노로드들, 염화금, DDAB의 농도를 일정하게 유지하고 속도를 0, 0.189, 0.567, 0.944μm/min 로 다양하게 하였다. 도 5의 a 내지 d는 도출된 네크워크 구조에서 나노로드들의 밀도에서 엄청난 변화를 보여준다. lift-up 스피드를 0 에서 0.189 μm/min 로 증가시키는 것은 네트워크에서 NRs, ρAN 의 면적당 나노로드의 수를 1.33 ×10-3NRs/nm2 to 9.04 ×10-4 NRs/nm2 로 감소 시켰다. 네트워크는 0.189 μm/min에서 준비되고 여전히 전체연속성은 유지한다. 0.567 μm/min까지 속도를 증가시키는 것은 나노로드 공급의 속도를 감소시키고 전반적인 연속성을 잃으면서 불충분한 ρAN 의 값(5.35 ×10-4 NRs/nm2) 때문에 오직 로컬연결을 야기한다. 예측하건데, 0.944 μm/min 의 더 빠른 스피드는 ρAN 의 값을 1.99 ×10-4 NRs/nm2 까지 낮추고 각각의 나노로드들(NRs) 또는 나노로드들쌍을 야기한다. 도 5의 e는 단일 연결을 형성하는 NRs의 평균숫자를 보여주는데 N NRs는 ρAN과 비슷한 경향을 가진다(도 6). 도 6은 인상속도에 따른 나노로드 네트워크의 밀도를 나타낸 그래프이다. 인상 없이 준비된 밀도높은 네트워크에서 N NRs는 2.6 만큼 높고(도 5의 a), 인상 속도가 0.189 μm/min인 루즈한 네트워크에서는 2.2이다(도 5의 b). 더빠른 인상 속도에서, N NRs는 2 보다 낮고(도 5의 c, d) 연결되지 않은 dead ends를 나타내고 전반적인 연속성도 없다. 연속성을 보장하기 위해, 갇힌 NRs 중심사이에 평균 거리는 ca. 33 nm 보다 짧아야하고, 이 값은 인상 속도 0.189 μm/min의 ρAN-1/2 으로부터 근사되었다.(도 5의 b).During the dip-coating process, the rate of nanorod feed to the air-toluene interface is determined by the drawing speed of the substrate and the evaporation rate of toluene. To demonstrate the quantitative effect of pulling rate, the concentrations of nanorods, chloride, and DDAB were kept constant and the speed varied to 0, 0.189, 0.567, and 0.944 μm / min. Figures 5a-d show a tremendous change in the density of nanorods in the resulting network structure. a lift-up speed from zero to increase to 0.189 μm / min is reduced the number of coating the nanorods of NRs, ρAN on the network to a 1.33 × 10-3NRs / nm 2 to 9.04 × 10-4 NRs / nm 2. The network is prepared at 0.189 μm / min and still maintains full continuity. Increasing the speed to 0.567 μm / min reduces the speed of the nanorod supply and loses overall continuity, resulting in only local connections due to insufficient ρAN values (5.35 × 10 -4 NRs / nm 2 ). Predictably, a faster speed of 0.944 μm / min lowers the value of ρAN to 1.99 × 10 -4 NRs / nm 2 , resulting in a pair of individual nanorods (NRs) or nanorods. Figure 5 e shows the average number of NRs forming a single connection, with N NRs having a similar trend to ρAN (Figure 6). 6 is a graph showing the density of the nanorod network according to the pulling rate. In a dense network prepared without impression, N NRs is as high as 2.6 (a in FIG. 5) and 2.2 in a loose network with an impression rate of 0.189 μm / min (FIG. 5b). At a faster pull rate, N NRs is lower than 2 (c, d in FIG. 5), indicating unconnected dead ends and no overall continuity. To ensure continuity, the average distance between trapped NRs centers is ca. Should be shorter than 33 nm, and this value was approximated from ρAN-1/2 at a pulling rate of 0.189 μm / min (FIG. 5B).

도 7의 a와 b는 염화금 존재하에 형성된 나노로드 네트워크의 고해상도 TEM 이미지를 보여준다. 나노로드 말단들은 완벽하게 융합되었고, 어떠한 두드러진 분리없이 강력한 연결을 형성했다(도 8). 어떠한 TDPA도 말단들에 남아있지 않는다. 거의 나란한 배열이 없고, 이것은 나노로드들 사이에 좁은 갭을 보여준다(도 7의 b). 이것은 측벽에 TDPA의 존재를 확증하는 것이다. 이러한 선택적 로컬 에칭은 둥근 말단들에 캡핑 분자의 저밀도 때문이다. 염화금을 포함한 염화물이온은 말단들의 CdSe 표면에 접근가능하고, 이것은 밀집된 캠핑분자에 의해 측벽으로부터 떨어져 있다. 염화 음이온은 전자가 부족한 Cd 원자를 공격하고 분리할 수 있고, NR의 평면[001]을 벗기고 불안정하게 한다. 비슷한 메커니즘이 [001]방향에서 구형의 나노입자들로부터 CdSe 나노 와이어를 성장시키는데 적용되어 왔다. 선택적인 에칭을 통해, 나노로드들은 톨루엔에서 낮은 습윤성을 가지도록 만들어 졌고, 이것은 공기/톨루엔 계면에서 자발적으로 고정되도록 했다. 에칭된 말단들은 계면을 변형시키기 쉽고, 다중극자들을 형성하고, 이것은 말단-말단 인력을 증가시킨다(도 7의 c). 일단 말단들이 접촉하게 되면, 불안정한 말단이 계면에너지를 감소시키기 위해 융합된다. 강력한 말단-말단 연결의 형성은 구조적 악화없이 기판상에서 나노로드 네트워크의 안정한 이동을 가능하게 한다. 대조적으로, 염화금이 없이 TDPA로 장식된 나노로드들은 측면-측면 패킹을 형성한다. 도 7의 d와 e의 높은 고배율 이미지는 TDPA의 층 때문에 표면에서 약 2nm로 분리된 것을 보여준다. 입체 층(steric layer)이 나노로드들이 응집하거나 계면 흡착되지 않게 하는 동안, 나노로드들은 반데르발스와 쌍극자-쌍극자결합에 의해 주변 나노로드들을 끌어 당길 수 있다(도 7의 f). 반데르발스와 쌍극자-쌍극자 힘이 각각 상호작용에 대한 주요한 힘임을 고려할 때, 측면-측면 패킹된 이웃된 나노로드들 사이에 끌어당기는 에너지는 말단-말단 정렬된 나노로드들 사이의 에너지보다 수십배 높은 것으로 추정된다. 그러므로, 평행한 정렬은 벌크용액에서 두드러진다(도 1의 e).7a and 7b show a high-resolution TEM image of the nanorod network formed in the presence of chloride. The nanorod terminals were perfectly fused and formed a strong connection without any noticeable separation (FIG. 8). No TDPA remains at the ends. There is no nearly parallel arrangement, which shows a narrow gap between the nanorods (Figure 7b). This confirms the presence of TDPA on the sidewall. This selective local etching is due to the low density of the capping molecules at the rounded ends. Chloride ions, including chloride, are accessible to the CdSe surface at the ends, which are away from the sidewalls by dense camping molecules. Chloride anions can attack and separate Cd atoms that lack electrons, stripping plane [001] of NR and making it unstable. A similar mechanism has been applied to grow CdSe nanowires from spherical nanoparticles in the [001] direction. Through selective etching, the nanorods were made to have low wettability in toluene, which allowed them to spontaneously fix at the air / toluene interface. The etched ends are susceptible to deforming the interface, forming multiple poles, which increases the end-to-end attraction (FIG. 7c). Once the ends are in contact, the unstable ends are fused to reduce the interfacial energy. The formation of strong end-to-end connections enables stable migration of the nanorod network on the substrate without structural deterioration. In contrast, nanorods decorated with TDPA without chloride form side-to-side packing. The high-magnification images of d and e in Fig. 7 show that the layer of TDPA is separated by about 2 nm from the surface. The nanorods can attract the surrounding nano-rods by van der Waals and dipole-dipole bonding while the steric layer prevents aggregation or interfacial adsorption of the nanorods (Figure 7f). Considering that van der Waals and dipole-dipole forces are the major forces for interaction, the energy drawn between the side-side packed neighboring nanorods is several orders of magnitude higher than the energy between the end-aligned nanorods . Therefore, parallel alignment is dominant in the bulk solution (FIG. 1e).

도 9의 a 및 b와 도 10은 네트워크가 입사 전자 빔에 노출되기 전과 후의 CdSe 나노로드 네트워크의 TEM 이미지를 보여준다. 도 10의 a는 3.18 ×10-9M의 나노로드 농도일 때의 이미지에 나타난 조건에서의 저해상도 TEM이미지이며, (b) 및 (c)는 입사 전자 빔에 노출된 후의 이미지들이다. Figures 9a, b and 10 show a TEM image of a CdSe nanorod network before and after the network is exposed to an incident electron beam. 10 (a) is a low-resolution TEM image at the condition shown in the image at a nano-rod concentration of 3.18 × 10 -9 M, and (b) and (c) are images after exposure to the incident electron beam.

흥미롭게 금 나노입자들은 e-빔 조사하에서 몇분 이내에 네트워크의 결합에서 자란다. Au species은 나노로드들을 TEM 분석전에 세척해도, 선택적인 에칭을 하는 동안 CdSe 나노로드들의 말단들을 덮을수 있다. XPS(X-ray photoelectron spectroscopy)분석은 CdSe 나노로드들의 표면위의 비결정질 Au species 의 존재를 확증한다(도 9의 c 및 d). 도 9의 c는 CdSe 나노로드들의 XPS 스펙트럼이며, 도 9의 d는 염화은과 DDAB가 처리된 나노로드들의 XPS 스펙트럼이다. CdSe 나노로드들이 Cd 3d 와 Se 3d 주위에 특징적인 피크를 보여주는 동안, 나노로드들은 염화금 처리 이후에, 산화된 Cd, 산화된 Se와 Au species의 피크를 보여준다. 게다가, 금 코팅된 CdSe 나노로드들의 XPS 스펙트럼에서, Cl의 피크가 없다(도 11). Cl 신호의 부재는 나노로드 표면을 덮는 것이 염화금이 아니라 금이라는 것을 말해준다. 환원제가 없음에도, 금 이온은 나노로드 표면위의 셀레늄이온의 일부분을 산화시킴으로써 Au0 로 환원될 수 있다. 염화금 처리된 CdSe 나노로드들의 XRD 패턴에서 탐지된 금 결정 피크가 없고(도 12), 이것은 금이 나노로드들의 에칭된 말단을 덮으면서 비정질 금 쉘(shell)로써 존재한다는 것을 의미한다. 이러한 캡슐화가 낮은 리간드 밀도와 불완전한 금 환원에서 CdSe 나노입자들의 표면위에서 관찰되고, 이것은 본 발명의 실험적 환경과 유사하다. Interestingly, gold nanoparticles grow in the bonds of the network within a few minutes under e-beam irradiation. Au species can cover the ends of CdSe nanorods during selective etching by cleaning the nanorods prior to TEM analysis. X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) analysis confirms the presence of amorphous Au species on the surface of CdSe nanorods (c and d in FIG. 9). FIG. 9C shows the XPS spectrum of the CdSe nanorods, and FIG. 9D shows the XPS spectrum of the nanorods treated with silver chloride and DDAB. While the CdSe nanorods show characteristic peaks around Cd 3d and Se 3d, the nanorods show peaks of oxidized Cd, oxidized Se and Au species after chlorine treatment. In addition, in the XPS spectrum of the gold-coated CdSe nanorods, there is no peak of Cl (FIG. 11). The absence of the Cl signal suggests that covering the surface of the nanorod is gold rather than chloride. Even without a reducing agent, the gold ion can be reduced to AuO by oxidizing a portion of the selenium ion on the surface of the nanorod. There is no gold crystal peak detected in the XRD pattern of the chlorinated CdSe nanorods (Fig. 12), which means that gold is present as an amorphous gold shell covering the etched ends of the nanorods. This encapsulation is observed on the surface of CdSe nanoparticles at low ligand density and incomplete gold reduction, which is similar to the experimental environment of the present invention.

본 발명은 금 증착으로부터 에칭의 효과를 분리하기 위해서, 염화금대신 염산을 말단-에칭제로 사용했다. 비슷하게, 측면-측면 패킹이 공존함에도 불구하고 말단-말단 배열이 관찰되었다(도 13의 a 및 b). 말단들을 더 에칭하고 말단-말단 연결 부분의 증가시키기 위해서, 본 발명은 더 진한 농도의 염산을 사용했다. 그러나 진한농도의 염산은 말단-말단 연결에서 나노로드의 길이를 짧게 했고(도 13의 c 및 d), 이것은 염산에 의한 비 균일 에칭에 기여했다. 그럼에도 불구하고, 말단-에칭이 자발적인 계면적 흡착과 말단-말단 네크워킹을 야기한다고 결론내렸다. 특히, 진한농도의 염화금은 더 짧은 나노로드들을 만들지 않았지만, 네크워크의 밀도에 상당히 영향을 주었다(도 14). 염화금과 염산의 명백한 차이는 표면 에칭을 하는 동안 퇴적된 비결정질 금 층이 추가적인 에칭에 대해 보호하고 나노로드들의 길이를 유지하게 한다는 것이다.The present invention uses hydrochloric acid as a terminal-etchant instead of chloride to separate the effect of etching from gold deposition. Similarly, end-to-end alignment was observed despite the coexistence of the side-to-side packing (Fig. 13a and b). In order to further etch the ends and increase the end-to-end connecting portion, the present invention used a darker concentration of hydrochloric acid. However, concentrated hydrochloric acid shortened the length of the nanorod in the end-to-end connection (c and d in FIG. 13), which contributed to non-uniform etching by hydrochloric acid. Nonetheless, it has been concluded that end-etching results in spontaneous system area adsorption and end-to-end necking. In particular, darker concentrations of chloride did not produce shorter nanorods but significantly impacted the density of the network (Figure 14). The obvious difference between chloride and hydrochloric acid is that the amorphous gold layer deposited during surface etching protects against further etching and maintains the length of the nanorods.

에칭제인 염화금은 톨루엔에 불용성이고, DDAB와 역마이셀을 형성한다. 그러므로 DDAB에 대한 염화금의 상대적인 양은 에칭활성에 엄청난 영향을 준다: DDAB에 대한 염화금의 높은 범위는 안정한 캡슐화 때문에 낮은 활성을 야기한다. 에칭 비율이 계면적 흡착의 속도와 조립에 영향을 주기 때문에, 상대적인 DDAB(CDDAB)에 대한 염화금(CAuCl3)의 상대적 농도는 도출된 네트워크에서 나노로드들의 밀도를 통제할 수 있는 수단을 제공한다. CAuCl3 이 0.65 ×10-5M에서 2.82 ×10-5M로 증가하는 반면, CDDAB는 8.53 ×10-5M를 유지할 때, 도출된 네트워크에서 나노로드들의 밀도도 증가한다(도 14). 이와 비슷한 방식으로, 1.41 ×10-5M의 일정한 CAuCl3에서 CDDAB를 4.27 ×10-5M에서 17.1 ×10- 5M 로 증가시킬 때, 네트워크는 도 8의 a 내지 c와 도 16에서 처럼 엄청나게 느슨해 졌다. CDDAB의 4.27×10-5M([DDAB]/[AuCl3]=3.03)에서, 염화금은 말단들 부분 뿐만 아니라 측벽도 에칭하였고 빽빽한 네트워크를 형성했다. 측면-측면 패킹의 작은 부분도 존재한다(도 15의 a). 흥미롭게, 측벽은 갭 없이 접촉했다. 벌크 현탁액에서, 나노로드들은 입체반발이 적기 때문에 이러한 상대적 농도에서 불안정해지고, 침지-코팅 과정 없이 랜덤한 분리물(segregates)을 형성한다. 일단 분리물이 발생하면, 나노로드는 9시간 동안 침전물을 형성하고, 도 15의 e에 나타낸 것처럼 옅은 용액을 남긴다(도 17). 대조적으로, CDDAB의 8.53 ×10-5M 및 17.1 ×10-5M([DDAB]/[AuCl3]=각각 6.05 및 12.1)에서, 염화금은 선택적으로 말단을 에칭하고, 말단-말단 연결은 우세하게 유지된다. 도 15의 e에서 보듯이, 상대적 흡광도는 9시간 후에 거의 일정하게 유지되는데 이것은 나노로드 현탁액이 이러한 농도에서 상대적으로 안정하다는 것을 의미한다. CDDAB 가 25.6 ×10-5M([DDAB]/[AuCl3]=18.2)로 높을 때, DDAB에 의해 빽빽하게 둘러싸인 염화금이 에칭을 하는데 있어 낮은 활성을 가지기 때문에 나노로드들의 측면-측면 패킹이 우세하게 된다. 측벽은 첨가물 없는 나노로드 조립과 비슷하게, 빽빽하게 패킹되지만 약 2nm로 분리된다(도 15의 d). 하나의 나노로드 말단에 결합하는 다른 나노로드 말단의 개수(나노로드 팔들(arms)의 평균 수)는 염화금에 대한 DDAB의 상대적 농도가 도 15의 e의 채워진 원들이 나타낸 것처럼 증가함에 따라 감소한다. 숫자는 도 15의 a의 빽빽한 네트워크에서 5 만큼 높고, 도 15의 c에서 dead ends의 증가된 부분 때문에 느슨한 네트워크에서 2 보다 낮다. 네트워크 밀도와 연결성의 높은 제어성은 전기 전도성과 침투 네트워크의 광학 투과도 연구의 새로운 길을 연다(도 15의 a 내지 d는 각각, 4.27 ×10-5M, 8.53 ×10-5M, 17.1 ×10-5M, 및 25.6 ×10-5M의 염화은 농도에서 측정된 TEM 이미지임).
The etchant, chlorine, is insoluble in toluene and forms reversed micelles with DDAB. Therefore, the relative amount of chloride relative to DDAB has a tremendous impact on etch activity: the high range of chloride for DDAB causes low activity due to stable encapsulation. , As it can affect the rate and the assembly of the etching rate of the total area of suction, relative concentrations of yeomhwageum (C AuCl3) for relative DDAB (C DDAB) provides a means to control the density of the nanorods on the derived Network . C AuCl 3 increases from 0.65 × 10 -5 M to 2.82 × 10 -5 M, while the density of nanorods in the derived network also increases when C DDAB is maintained at 8.53 × 10 -5 M (FIG. 14). In a similar manner, 1.41 × 10 -5 C the DDAB at constant C M AuCl3 of from 4.27 × 10 -5 M 17.1 × 10 - when increasing to 5 M, the network, as in Figure 16 as a to c in FIG. 8 It has become extremely loose. At 4.27 × 10 -5 M ([DDAB] / [AuCl 3 ] = 3.03) of C DDAB , chloride etched the sidewalls as well as the terminal portions and formed a dense network. There is also a small portion of the side-to-side packing (Fig. 15a). Interestingly, the sidewalls contacted without a gap. In bulk suspensions, the nanorods become unstable at such relative concentrations because of low steric repulsion and form random segregates without an immersion-coating process. Once a separation occurs, the nanorod forms a precipitate for 9 hours and leaves a pale solution as shown in Figure 15 (e) (Figure 17). In contrast, at 8.53 × 10 -5 M and 17.1 × 10 -5 M ([DDAB] / [AuCl 3 ] = 6.05 and 12.1, respectively) of C DDAB , the chloride selectively etches the ends and the terminal- . As shown in FIG. 15 e, the relative absorbance is maintained almost constant after 9 hours, which means that the nanorod suspension is relatively stable at this concentration. When the C DDAB is as high as 25.6 × 10 -5 M ([DDAB] / [AuCl 3] = 18.2), side-side packing of the nanorods predominates because the chloride tightly surrounded by DDAB has low activity in etching do. The sidewalls are packed closely, similar to the nanorod assembly without additive, but are separated to about 2 nm (Figure 15, d). The number of other nanorod ends (the average number of nano rod arms) bound to one nanorod end decreases as the relative concentration of DDAB relative to chloride increases, as shown by the filled circles of Figure 15, e. The number is higher by 5 in the dense network of Figure 15, and lower than 2 in the loose network due to the increased portion of dead ends in Figure 15c. High density and control of the network connectivity castle opens a new way of the optical transmittance and electrical conductivity studies of the penetration network (Fig. 15 a to d are, respectively, 4.27 × 10 -5 M, 8.53 × 10 -5 M, 17.1 × 10 - 5 M, and 25.6 x 10 -5 M, respectively).

요약하면, 본 발명은 침지-코팅 기술을 이용하여 한정된 공기/액체 계면에서 나노로드들을 포획함으로써, 나노로드들의 2-D 말단-말단 자기조립을 도입하는 고도로 제어가능한 방법을 제시했다. 이러한 침투 네트워크는 균일성을 유지하면서 단일 층 두께 전체 기판상에 퍼진다. 이렇게 놀라운 조립은 계면 흡착과 방향성 모세관 인력에 의해 만들어졌다. 나노로드 말단은 염화금에 의해 선택적으로 에칭되고 톨루엔에서 DDAB와 역마이셀을 형성한다. 결과적으로, 나노로드 말단들은 톨루엔에서 젖지 않게 된다. 표면 특성의 변화는 공기/액체 계면에서 나노로드들의 자발적인 고정을 유발하고, 순차적으로 변형된다. 결과적으로, 모세관 인력은 2차원 기하학에 한정된 이웃된 나노로드들을 말단-말단 방향에 따라 끌고, 네트워크 구조를 형성한다. 침지-코팅은 공기/액체 계면에서 대류 흐름을 통한 네트워크로의 나노로드의 제한된 공급을 가능하게 하고, 2-D, 단일층-두께의 나노로드들의 프렉탈 클러스터는 넓은 구역에 걸쳐 동시에 고체기판상에 이동된다. 다른 접근은 기판의 인상(drawing) 속도 또는 DDAB에 대한 염화금의 상대적 농도를 조절함으로써 결과적으로 네트워크의 밀도가 정교하게 조절될 수 있다는 것이다. 이러한 나노로드들의 계면 조립은 고온 어닐링(annealing) 또는 리소그래피 패터닝과 같은 비용이 드는 많은 단계의 과정을 피하면서, 넓은 구역에 걸쳐 제어된 밀도와 두께를 가진 말단-말단 네트워크를 만드는 독특한 수단을 제공한다. 상기 말단-말단 네트워크는 나노로드들의 독특한 특성은 보존하면서 높은 전기 전도성을 제공할 수 있다. 넓은 2-D 네트워크에서 많은 전하 경로는 필름 장치에 있는 가장 효과적인 전자 수송 층으로써 역할을 할 것으로 기대된다. 게다가, 유체-유체 인터페이스에서 이방성 나노로드들을 조립하기 위한 단순한 접근은 나노-콜로이드성 빌딩 블록으로부터 다양한 나노구조물을 가진 거시적 물질을 디자인 하기위한 새로운 가능성을 열 것이다.
In summary, the present invention provides a highly controllable method of introducing 2-D end-terminal self-assembly of nanorods by capturing nanorods at defined air / liquid interfaces using immersion-coating techniques. This penetration network spreads over the entire substrate with a single layer thickness while maintaining uniformity. This remarkable assembly was created by interfacial adsorption and directional capillary attraction. The nanorod ends are selectively etched by chloride and form reversed micelles with DDAB in toluene. As a result, the nanorod ends are not wetted by toluene. Changes in surface properties cause spontaneous fixation of the nanorods at the air / liquid interface and are subsequently deformed. As a result, the capillary attraction attracts neighboring nanorods defined in the two-dimensional geometry along the terminal-end direction and forms a network structure. Dip-coating enables a limited supply of nanorods to the network via convective flow at the air / liquid interface, and 2-D, a single-layer-thick nanorods of fractal clusters, . Another approach is that the density of the network can be precisely controlled as a result of adjusting the substrate drawing speed or the relative concentration of chloride relative to DDAB. Interfacial assembly of these nanorods offers a unique means of creating end-to-end networks with controlled density and thickness over a large area, avoiding costly multi-step processes such as high temperature annealing or lithography patterning . The end-to-end network can provide high electrical conductivity while preserving the unique properties of the nanorods. In a wide 2-D network, many charge paths are expected to serve as the most effective electron transport layer in film devices. In addition, a simple approach to assembling anisotropic nano rods at fluid-fluid interfaces opens up new possibilities for designing macroscopic materials with various nanostructures from nano-colloidal building blocks.

이상에서, 본 발명의 바람직한 구현예에 대하여 상세하게 설명하였으나, 이들은 단지 설명의 목적을 위한 것으로 본 발명의 보호 범위가 이들로 제한되는 것은 아니다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments.

100: 캡핑된 나노로드, 에칭제, 및 용매 혼합액
110: 캡핑된 나노로드
120: 에칭제
130: 용매
200: 기재
300: 2D 나노로드 구조체
100: capped nanorod, etchant, and solvent mixture
110: capped nanorod
120: Etching agent
130: Solvent
200: substrate
300: 2D nano-rod structure

Claims (18)

캡핑물질로 둘러싸인 나노로드 및 에칭제를 용매에 넣어 혼합하는 단계 ; 및
상기 나노로드를 공기/용매 계면으로 노출시켜 자기조립하는 단계를 포함하는 자기조립 2-D 나노구조체 제조방법.
Mixing the nanorods surrounded by the capping material and the etchant in a solvent; And
And exposing the nanorods to an air / solvent interface to self-assemble the 2-D nanostructure.
제 1항에 있어서, 상기 혼합단계는 상기 에칭제가 상기 나노로드 말단의 캡핑 물질을 선택적으로 에칭하는 에칭단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 2D 나노로드 구조체의 제조 방법. 2. The method of claim 1, wherein the mixing step comprises an etching step in which the etchant selectively etches the capping material at the end of the nano-rod. 제 1항에 있어서, 상기 에칭제는 염화 이온, 산화 이온 또는 황화 이온 수용액을 포함하는 자기조립 2-D 나노구조체 제조방법. 2. The method of claim 1, wherein the etchant comprises a chloride ion, an oxide ion, or an aqueous sulfide ion solution. 제 1항에 있어서, 상기 에칭제는 금속염을 포함하는 것을 특징으로 하는 자기조립 2-D 나노구조체 제조방법.2. The method of claim 1, wherein the etchant comprises a metal salt. 제 4항에 있어서, 상기 금속염은 염화금, 염화은, 염화구리, 염화백금, 염화코발트 또는 염화철인 것을 특징으로 하는 자기조립 2-D 나노구조체 제조방법. 5. The method of claim 4, wherein the metal salt is chloride, silver chloride, copper chloride, platinum chloride, cobalt chloride, or ferric chloride. 제 4항에 있어서, 상기 에칭단계는 상기 나노로드 말단의 캡핑 물질이 선택적으로 제거된 후 상기 금속염의 금속이온이 나노로드 말단에 환원되어 금속으로 부착되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기조립 2-D 나노구조체 제조방법.5. The method of claim 4, wherein the etching step comprises selectively removing the capping material at the end of the nanorods, and then reducing metal ions of the metal salt to the ends of the nanorods and attaching the metal to the ends of the nanorods. -D A method for producing a nanostructure. 제 1항에 있어서, 상기 캡핑물질은 계면활성제인 것을 특징으로 하는 자기조립 2-D 나노구조체 제조방법. 2. The method of claim 1, wherein the capping material is a surfactant. 제 1항에 있어서, 상기 자기조립 단계는 공기/용매 계면에서 상기 나노로드 말단끼리 모세관 인력으로 결합되어 네트워크를 형성하는 것을 특징으로 하는 2자기조립 2-D 나노구조체 제조방법.[2] The method of claim 1, wherein the self-assembling step forms a network by bonding capillary attraction between the nano rod ends at an air / solvent interface. 제 1항에 있어서, 상기 자기조립 단계는 기판을 상기 용매에 침지시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기조립 2-D 나노구조체 제조방법.2. The method of claim 1, wherein the self-assembling comprises immersing the substrate in the solvent. 제 1항에 있어서, 상기 자기조립 단계는 기판을 상기 용매에 침지시킨 후 소정 속도로 인상키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기조립 2-D 나노구조체 제조방법.[2] The method of claim 1, wherein the self-assembling comprises immersing the substrate in the solvent and then raising the substrate at a predetermined rate. 제 10항에 있어서, 상기 방법은 상기 기판의 인상속도를 제어하여 상기 기판 상에 형성되는 나노로드 네트워크의 밀도를 조절하는 것을 특징으로 하는 자기조립 2-D 나노구조체 제조방법.11. The method of claim 10, wherein the method controls the pulling rate of the substrate to control the density of the nanorod network formed on the substrate. 제 1항에 있어서, 상기 방법은 상기 에칭제의 농도, 상기 나노로드의 농도 및 상기 용매의 증발속도 중 적어도 어느 하나를 제어하여 공기/용매 계면에서 나노로드 네트워크의 밀도를 조절하는 것을 특징으로 하는 자기조립 2-D 나노구조체 제조방법.The method of claim 1, wherein the density of the nanorod network is controlled at the air / solvent interface by controlling at least one of the concentration of the etchant, the concentration of the nanorods, and the evaporation rate of the solvent A method for manufacturing a self-assembled 2-D nanostructure. 제 1항에 있어서, 상기 나노로드는 반도체 물질로 이루어진 자기조립 2-D 나노구조체 제조방법. 2. The method of claim 1, wherein the nanorod is a semiconductor material. 제 1항에 있어서, 상기 용매는 비극성 용매인 자기조립 2-D 나노로드 구조체의 제조 방법.2. The method of claim 1, wherein the solvent is a non-polar solvent. 제 1항 내지 제 14항 중 어느 한 항에 따라 제조된 나노로드 구조체로서, 상기 구조체는 나노로드와 나노로드가 서로 말단에서만 결합된 단층(mono layer) 구조로 형성된 것을 특징으로 하는 자기조립 2-D 나노구조체.The nano-rod structure according to any one of claims 1 to 14, wherein the structure is formed of a mono-layer structure in which nano-rods and nano-rods are bonded only to each other at their terminals. D nano structure. 제 15항에 있어서, 상기 나노로드 측벽은 캡핑물질로 코팅된 것을 특징으로 하는 자기조립 2-D 나노구조체.16. The self-assembled 2-D nanostructure of claim 15, wherein the nanorod sidewalls are coated with a capping material. 제 15항에 있어서, 상기 나노로드들이 접합된 말단에는 금속이 부착된 것을 특징으로 하는 자기조립 2-D 나노구조체.16. The self-assembled 2-D nanostructure according to claim 15, wherein a metal is attached to the end where the nanorods are bonded. 제 15항의 자기조립 2D 나노로드 구조체를 포함하는 소자로서, 상기 소자는 트랜지스터(transistor), 송신기(transmitter), 레이저(laser), Q-스위치(Q-switch), 스위치(switch), 광학 스위치(optical switch), 광섬유(optical fiber), 게인 소자(gain device), 증폭기(amplifier), 디스플레이(display), 검출기(detector), 통신시스템(communication system), 발광다이오드(light emitting diode), 광변환층(light conversion layer), 태양전지(solar cell), 또는 센서(sensor)로부터 선택되는 소자. 15. A device comprising the self-assembled 2D nanorod structure of claim 15, wherein the device comprises a transistor, a transmitter, a laser, a Q-switch, a switch, an optical switch an optical switch, an optical fiber, a gain device, an amplifier, a display, a detector, a communication system, a light emitting diode, a light conversion layer, a solar cell, or a sensor.
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