KR20170102206A - 투명 전도체를 위한 초박형의 금속 나노와이어의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 초박형의 금속 나노와이어의 제조 방법 및 초박형의 구리의 긴 나노구조물의 제조 방법을 제공한다. 또한, 이러한 방법에 의해 제조된 나노와이어, 및 투명 전도체로서의 금속 나노와이어의 용도를 청구한다. 청구된 방법은, (i) 실란계 환원제, 구리 금속 염 및 표면 리간드를 포함하는 반응 혼합물을 형성하는 단계로서, 상기 표면 리간드가 용매일 수도 있는, 단계; 및 (ii) 상기 반응 혼합물을, 교반하거나 교반하지 않은 채, 1 내지 48시간 동안 승온에서 가열하고 유지하는 단계를 포함한다. 구리 금속 염의 예는 CuI, CuBr, CuCl, CuF, CuSCN, CuCl2, CuBr2, CuF2, CuOH2, Cu-D-글루코네이트, CuMoO4, Cu(NO3)2, Cu(ClO4)2, CuP2O7, CuSeO3, CuSO4, Cu-타르트레이트, Cu(BF4)2, Cu(NH3)4SO4, 및 전술한 것의 임의의 수화물이다. 실란계 환원제의 예는, 트라이에틸실란, 트라이메틸실란, 트라이아이소프로필실란, 트라이페닐실란, 트라이-n-프로필실란, 트라이-n-헥실실란, 트라이에톡시실란, 트리스(트라이메틸실록시)실란, 트리스(트라이메틸실릴)실란, 다이-3급-부틸메틸실란, 다이에틸메틸실란, 다이아이소프로필클로로실란, 다이메틸클로로실란, 다이메틸에톡시실란, 다이페닐메틸실란, 에틸다이메틸실란, 에틸다이클로로실란, 메틸다이클로로실란, 메틸다이에톡시실란, 옥타데실다이메틸실란, 페닐다이메틸실란, 페닐메틸클로로실란, 1,1,4,4-테트라메틸-1,4-다이실라부탄, 트라이클로로실란, 다이메틸실란, 다이-3급-부틸실란, 다이클로로실란, 다이에틸실란, 다이페닐실란, 페닐메틸실란, n-헥실실란, n-옥타데실실란, n-옥틸실란, 및 페닐실란이다. 표면 리간드의 예는, 올레일아민, 트라이옥틸포스핀 옥사이드, 올레산, 1,2-헥사데칸다이올, 트라이옥틸포스핀 또는 전술한 것들의 임의의 조합니다. 상기 투명 전도체가 사용되는 소자의 예는, LCD 디스플레이, LED 디스플레이, 광전 소자, 터치 패널, 태양 전지판, 발광 다이오드(LED), 유기 발광 다이오드(OLED), OLED 디스플레이, 및 전기변색 창이다.
Description
본원은 초박형(ultrathin)의 금속 나노와이어의 제조 방법, 이로부터 제조된 초박형의 금속 나노와이어, 및 투명 전도체로서의 그의 용도를 제공한다.
관련 출원에 대한 상호 참조
본원은 그의 본 발명이 본원에서 참고로 인용되고 있는, 2014년 9월 26일자로 출원된 미국 가특허출원 제 62/056,338를, 미국 특허법 35 U.S.C. S119 하에서 우선권으로서 주장한다.
투명한 전도성 전극은, 터치 패널, 디스플레이 전극(LCD 및 OLED), 광전 소자 및 전기변색 창과 같은 다수의 광전자(optoelectronic) 소자의 필수 구성요소이다. 이와 같이, 투명 전도성 전극에 대한 수요가 기하급수적으로 성장하여, 거대한 시장이 형성되고 있다.
요약
본 발명은, 균일한, 초박형 및 고품질의 금속 나노구조물을 제조하기 위한 혁신적인 합성 방법을 제공한다. 특정 실시양태에서, 본원에 개시된 합성 방법은 용액계이며, 따라서 확장성, 및 다양한 직경을 가질 수 있는, 예를 들어 1 nm 내지 70 nm의 금속 나노구조물(예를 들어, Cu-나노와이어)의 제조를 허용한다. 결과물인 금속 나노구조물을 사용하여, 종래의 금속-옥사이드 전도체, 예를 들어 인듐 주석 옥사이드(ITO)에 비해, 낮은 가격, 우수한 투명도, 및 훌륭한 가요성을 갖는 투명 전극을 구성할 수 있다. 결과물인 금속 나노와이어의 투명 전극은, 다양한 광전자 소자, 예를 들어 터치 패널, 디스플레이 전극(LCD 및 OLED), 광전 소자 및 전기변색 창에 사용될 수 있다.
특정 실시양태에서, 본 발명은 초박형의 구리의 긴 나노구조물의 합성 방법을 제공한다. 상기 방법은, 실란계 환원제, 구리 금속 염 및 표면 리간드를 포함하는 반응 구조물을 형성하는 단계로서, 상기 표면 리간드가 용매일 수도 있는, 단계; 및 상기 반응 혼합물을, 교반하거나 교반하지 않은 채, 1 내지 48시간 동안 승온에서 가열하고 유지하는 단계를 포함한다. 하나의 실시양태에서, 상기 구리 금속 염은 CuI, CuBr, CuCl, CuF, CuSCN, CuCl2, CuBr2, CuF2, CuOH2, Cu-D-글루코네이트, CuMoO4, Cu(NO3)2, Cu(ClO4)2, CuP2O7, CuSeO3, CuSO4, Cu-타르트레이트, Cu(BF4)2, Cu(NH3)4SO4, 및 전술한 것 중 임의의 수화물 중에서 선택된다. 추가의 실시양태에서, 상기 구리 금속 염은 CuCl2 또는 CuCl2의 수화물이다. 또다른 실시양태에서, 상기 실란계 환원제는 트라이에틸실란, 트라이메틸실란, 트라이아이소프로필실란, 트라이페닐실란, 트라이-n-프로필실란, 트라이-n-헥실실란, 트라이에톡시실란, 트리스(트라이메틸실록시)실란, 트리스(트라이메틸실릴)실란, 다이-3급-부틸메틸실란, 다이에틸메틸실란, 다이아이소프로필클로로실란, 다이메틸클로로실란, 다이메틸에톡시실란, 다이페닐메틸실란, 에틸다이메틸실란, 에틸다이클로로실란, 메틸다이클로로실란, 메틸다이에톡시실란, 옥타데실다이메틸실란, 페닐다이메틸실란, 페닐메틸클로로실란, 1,1,4,4-테트라메틸-1,4-다이실라부탄, 트라이클로로실란, 다이메틸실란, 다이-3급-부틸실란, 다이클로로실란, 다이에틸실란, 다이페닐실란, 페닐메틸실란, n-헥실실란, n-옥타데실실란, n-옥틸실란, 및 페닐실란 중에서 선택된다. 추가의 실시양태에서, 실란계 환원제는 트리스(트라이메틸실릴)실란 또는 트라이페닐실란이다. 여전히 또다른 실시양태에서, 표면 리간드는, 올레일아민, 트라이옥틸포스핀 옥사이드, 올레산, 1,2-헥사데칸다이올, 트라이옥틸포스핀, 또는 전술한 것들 중 임의의 조합 중에서 선택된다. 구체적인 실시양태에서, 상기 표면 리간드는 올레일아민이다. 또다른 실시양태에서, 반응 혼합물을 가열하고, 약 50℃ 내지 250℃의 온도로 유지한다. 추가의 실시양태에서, 상기 반응 혼합물을 가열하고 8시간 이상 동안 160 ℃ 내지 200 ℃로 유지한다. 또다른 실시양태에서, 초박형의 구리 나노와이어는, 원심분리 또는 여과에 의해 수집된다. 여전히 또다른 실시양태에서, 상기 방법은, 상기 수집된 구리의 긴 나노구조물을, 비극성 유기 용매로, 수회 세척하고 원심분리하는 단계를 추가로 포함한다. 구체적인 실시양태에서, 상기 비극성 유기 용매는 헥산을 포함한다.
본 발명은 또한, 1 초과의 종횡비와 함께 65 나노미터 미만의 직경, 및 면심 입방 구조를 갖는 것을 특징으로 하는, 전술한 바와 같은 방법에 의해 제조된 초박형의 구리의 긴 나노구조물을 제공한다. 하나의 실시양태에서, 상기 나노구조물의 직경은 15 내지 25 나노미터이다. 또다른 실시양태에서, 상기 나노구조물은 추가로, 2nm 이하의 두께를 갖는 표면 구리 옥사이드 층을 포함한다. 여전히 또다른 실시양태에서, 상기 구리 나노구조물은, 길이가 100 nm 이상이다.
본 발명은 추가로, 본원에 개시된 구리 나노구조물을 포함하는 투명 전극 전도성 물질, 또는 본 발명의 구리 나노구조물로부터 제조된 필름을 추가로 제공한다.
본 발명은 또한, 본원에 개시된 투명 전극 전도성 물질을 포함하는 광전자 소자를 제공한다. 광전자 소자의 예는, 이로서 한정하는 것은 아니지만, LCD 디스플레이, LED 디스플레이, 광전 소자, 터치 패널, 태양 전지판, 발광 다이오드(LED), 유기 발광 다이오드(OLED), OLED 디스플레이, 및 전기변색 창을 포함한다.
본 발명은 추가로, 금속의 긴 나노구조물의 합성 방법을 추가로 제공하며, 상기 방법은, 실란계 환원제, 금속 염 및 표면 리간드를 포함하는 반응 혼합물을 형성하는 단계로서, 상기 표면 리간드가 용매일 수도 있는 단계; 및 상기 반응 혼합물을, 교반하거나 교반하지 않은 채, 상온에서 또는 승온에서, 1 내지 48시간 동안 유지하는 단계를 포함하고, 상기 금속 나노와이어가 은, 알루미늄, 아연, 니켈, 또는 백금을 포함하고, 상기 금속 나노구조물이 65 나노미터 미만의 직경 및 1 초과의 종횡비를 갖는다. 하나의 실시양태에서, 표면 리간드는 올레일아민이다. 추가의 실시양태에서, 금속 나노구조물은, 원심분리 및/또는 여과에 의해 수집된다.
구체적인 실시양태에서, 본 발명은 본원에 기술된 임의의 방법에 의해 제조된 금속의 긴 나노구조물을 제공한다.
특정 실시양태에서, 본 발명은, 본원에 기술된 금속의 긴 나노구조물을 포함하는 투명 전극을 제공한다.
또다른 실시양태에서, 본 발명은, 본원에 기술된 투명 전극을 포함하는 광전자 소자를 제공한다. 광전자 소자의 예는, 이로서 한정하는 것은 아니지만, LCD 디스플레이, LED 디스플레이, 광전 소자, 터치 패널, 태양 전지판, 발광 다이오드(LED), 유기 발광 다이오드(OLED), OLED 디스플레이, 및 전기변색 창을 제공한다.
특정 실시양태에서, 본 발명은, 어닐링된 금속 나노구조물의 전도성 필름의 제조 방법을 추가로 제공하며, 상기 제조 방법은, (A) 기판 위에, 청구범위 제 13 항 내지 제 16 항 및 제 22 항 중 임의의 한 항의 나노구조물의 망상을 형성하는 단계; 및 (B) 상기 나노구조물의 망상을, 150 ℃ 내지 260 ℃의 온도에서 어닐링하는 단계를 포함한다. 추가의 실시양태에서, 폴리테트라플루오로에틸렌 다공성 막에 나노구조물의 분산액을 스며들게 하여, 나노구조물의 망상을 형성하는 단계; 및 상기 막의 후면에 압력을 적용하여 나노구조물의 망상들 사이의 밀접한 접점을 기판으로 가압하는 단계에 의해, 상기 막으로부터 나노구조물의 망상을 기판 위에 형성하는 단계에 의해, 기판 위에 나노와이어의 망상을 형성한다. 특정 실시양태에서, 기판은 유리이다. 추가의 실시양태에서, 나노구조물의 망상은, 아르곤 및 수소를 포함하는 분위기 하에서 어닐링된다.
구체적인 실시양태에서, 본 발명은, 본원에 개시된 방법에 의해 제조된 전도성 필름을 제공한다.
특정 실시양태에서, 본 발명은, 본원에 기술된 전도성 필름을 포함하는 투명 전극을 제공한다.
또다른 실시양태에서, 본 발명은, 본원에 기술된 투명 전극을 포함하는 광전자 소자를 제공한다. 광전자 소자의 예는, 이로서 한정하는 것은 아니지만, LCD 디스플레이, LED 디스플레이, 광전 소자, 터치 패널, 태양 전지판, 발광 다이오드(LED), 유기 발광 다이오드(OLED), OLED 디스플레이, 및 전기변색 창을 포함한다.
도 1a 내지 도 1e는, 본 발명의 Cu-나노와이어의 전자 현미경 이미지 및 x-선 분광학 패턴을 나타낸다. 도 1a 및 도 1b는 Cu-나노와이어의 주사 전자 현미경(SEM) 이미지이다. 도 1c는, 원시료(as-grown)인 Cu-나노와이어의 투과 전자 현미경(TEM) 이미지이다. 도 1d는 Cu-나노와이어의 에너지-분산 X-선 분광광도법(EDS) 스펙트럼이다. 도 1e는 Cu-나노와이어의 X-선 굴절(XRD) 패턴이다.
도 2a 및 도 2b는 트라이페닐실란을 사용하는, 원시료인 Cu-나노와이어의 전자 현미경 이미지를 나타낸다. 도 2a는, 합성한 그대로의 구리 와이어(삽화: 트라이페닐실란)이고; 도 2b는 보다 높은 배율의 합성한 그대로의 구리 나노와이어이다.
도 3a 내지 도 3f는, 5개의 쌍정의 FCC 하부단위체로 구성된 구리 나노와이어 구조물의 도면이며, 여기서 측면 중 하나는 전자빔에 수직이고(도 3a 내지 도 3c), 측면 중 하나는 전자 빔에 평행하다(도 3d 및 도 3f). 도 3b 및 도 3c는 도 3a에 설명된 시나리오에 해당하는 Cu-나노와이어의 선택된 영역(전자) 회절(SAED) 패턴 및 고 해상도의 투과 전자 현미경(HRTEM)을 도시한다. 도 3e 및 도 3f는 도 3d에 설명된 시나리오에 해당하는 Cu-나노와이어의 SAED 패턴 및 HRTEM 이미지를 나타낸다.
도 4a 및 도 4b는, 2시간(도 2a) 및 5일(도 2b)의 경우 공기 중에 노출된 이후의 Cu 나노와이어의 표면의 HRTEM 이미지를 나타낸다.
도 5a 및 도 5b는, 제작된 투명 필름의 물리적 및 전기적 특성을 나타낸다. 도 5a는 투명 필름의 SEM 이미지, 투과율 스펙트럼, 및 측정된 시트 저항을 나타낸다. 도 5b는, 투명 필름의 투과율(%) 대 저항을 도시한다.
도 6a 및 도 6b는, 본원에 개시된 방법을 사용하여 합성된 Au 나노와이어의 표면의 TEM 이미지를 나타낸다. 도 6a는 Au 나노와이어의 낮은 배율이고 도 6b는 Au 나노와이어의 높은 배율이다.
도 2a 및 도 2b는 트라이페닐실란을 사용하는, 원시료인 Cu-나노와이어의 전자 현미경 이미지를 나타낸다. 도 2a는, 합성한 그대로의 구리 와이어(삽화: 트라이페닐실란)이고; 도 2b는 보다 높은 배율의 합성한 그대로의 구리 나노와이어이다.
도 3a 내지 도 3f는, 5개의 쌍정의 FCC 하부단위체로 구성된 구리 나노와이어 구조물의 도면이며, 여기서 측면 중 하나는 전자빔에 수직이고(도 3a 내지 도 3c), 측면 중 하나는 전자 빔에 평행하다(도 3d 및 도 3f). 도 3b 및 도 3c는 도 3a에 설명된 시나리오에 해당하는 Cu-나노와이어의 선택된 영역(전자) 회절(SAED) 패턴 및 고 해상도의 투과 전자 현미경(HRTEM)을 도시한다. 도 3e 및 도 3f는 도 3d에 설명된 시나리오에 해당하는 Cu-나노와이어의 SAED 패턴 및 HRTEM 이미지를 나타낸다.
도 4a 및 도 4b는, 2시간(도 2a) 및 5일(도 2b)의 경우 공기 중에 노출된 이후의 Cu 나노와이어의 표면의 HRTEM 이미지를 나타낸다.
도 5a 및 도 5b는, 제작된 투명 필름의 물리적 및 전기적 특성을 나타낸다. 도 5a는 투명 필름의 SEM 이미지, 투과율 스펙트럼, 및 측정된 시트 저항을 나타낸다. 도 5b는, 투명 필름의 투과율(%) 대 저항을 도시한다.
도 6a 및 도 6b는, 본원에 개시된 방법을 사용하여 합성된 Au 나노와이어의 표면의 TEM 이미지를 나타낸다. 도 6a는 Au 나노와이어의 낮은 배율이고 도 6b는 Au 나노와이어의 높은 배율이다.
본원 및 첨부된 청구범위에 사용되는 바와 같이, 단수형은, 문맥 상 명백하게 다르게 언급되지 않는 한, 복수형 지시 대상을 포함한다. 따라서, 예를 들어, "나노와이어"를 지칭하면, 여러 개의 이러한 물질을 포함하고, "구리 옥사이드 층"을 지칭하면, 하나 이상의 구리 옥사이드 및 당업계의 숙련자들에게 공지된 이들의 동등물을 지칭함을 포함하며, 기타 등등이다.
다르게 정의되지 않는 한, 본원에 사용된 모든 기술적 및 과학적 용어는, 본 발명이 속하는 분야의 숙련자들 중 하나에게 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 본원에 기술된 것과 유사하거나 동등한 방법 및 물질은, 개시된 방법 및 조성물의 실행에 사용될 수 있지만, 예시적인 방법, 소자 및 물질은 본원에 기술된다.
또한, "또는"을 사용하면, 다르게 언급되지 않는 한, "및/또는"을 의미한다. 유사하게, "구성된다", "구성되는", "포함한다" 및 "포함하는"은 상호교환적으로 사용되며, 제한하고자 하는 것은 아니다. 다양한 실시양태의 설명이 "구성된다"라는 용어를 사용할 때, 당분야의 숙련자들이라면, 일부 구체적인 상황에서, 실시양태가 "필수적으로 구성된다" 또는 "구성된다"라는 용어를 사용하여 다르게 기술될 수 있음이 이해되어야 한다.
수치의 범위가 언급되는 경우(예를 들어, 1 내지 70 nm), 이러한 범위의 임의의 값은 본 발명에 의해 구체적으로 고려된다(예를 들어, 2, 3, 4, 5 등).
이러한 설명에서, "나노와이어", "나노막대", "나노휘스커" 및 "나노기둥" 및 기타 유사한 용어들은, 다르게 언급되는 경우를 제외하고는, 동의어로 사용될 수 있다. 일반적으로, 이러한 용어들은, 길이와 폭을 갖되, 상기 길이가 구조물의 가장 긴 축에 의해 정의되고 폭이 구조물의 가장 긴 축에 일반적으로 수직인, 긴 구조물을 지칭하며, 여기서 긴 나노구조물은 1 초과의 종횡비를 갖는다(즉, 길이:폭의 비율에서, 길이 > 폭). 이러한 본 발명의 목적을 위해서, 폭 및 직경은, 다르게 언급되는 경우를 제외하고는, 동의어로 사용된다.
인듐 주석 옥사이드(ITO)를 사용하여 투명 전도체를 제조하는 현재 기술은, 광학 투명도와 전기 시트 저항 사이에 우수한 트레이드오프(tradeoff)를 제공한다. 그러나, ITO는 몇가지의 단점, 즉 (i) 인듐이 드물고 값비싼 원료가 되고 있고; (ii) 스퍼터링 및 패터닝(리쏘그래피)이 고가이고; (iii) ITO 필름은 불량한 기계적 연성 때문에 깨지기 쉽고 구부러지지 않고; (iv) ITO 필름은 IR 영역(PV 및 창의 경우)에서 투명하지 않다는 단점이 문제이다. 이러한 단점 때문에, 계속 중인 연구 및 개발 노력은, 다음 세대의 투명한 전도성 전극 물질을 발견하는 것을 목표로 한다. 다양한 대안의 물질 중에서, 금속 나노와이어는 양호한 선택인데, 그 이유는 이들이 낮은 가격으로 용액 가공가능하고 패턴화가능하기 때문이다. 게다가, 금속 나노와이어는 고도로 가요성이고, 파장 스펙트럼 전반에 걸쳐서 투명하다. 이상적으로, 금속 나노와이어는 광 산란(헤이즈)을 최소로 유지하도록 매우 얇아야 하지만(< 100 nm), 전도도를 희생시킬 정도로 너무 얇아서는 안된다. 그러나, 당분야에 기술된 최신 기술의 용액계 합성 접근법은, 전형적으로, 50 내지 100 nm의 범위의 직경을 갖는 금속 나노와이어를 제공한다. 대조적으로, 본 발명은 초박형의 금속의 긴 구조물(예를 들어, 직경으로 65 nm 이하인 구조물)을 제조하기 위한 통상적인 기법의 한계를 극복하는 혁신적인 합성 접근법을 제공한다.
다양한 실시양태에서, 예를 들어, "막대" 또는 "와이어"의 직경은, 약 1-70 nm, 약 1.2-60 nm, 약 1.3-50 nm, 약 1.5-40 nm, 약 2-30 nm, 약 2.5-25 nm, 약 3-23 nm, 약 10-22 nm, 약 17 내지 21 nm, 약 1-10 nm, 약 1-5 nm, 약 1 nm, 약 1.5 nm, 약 2 nm, 약 2.5 nm, 약 3 nm, 약 3.5 nm, 약 4 nm, 약 4.5 nm, 약 5 nm, 약 10 nm, 약 15 nm, 약 16 nm, 약 17 nm, 약 18 nm, 약 19 nm, 약 20 nm, 약 21 nm, 약 22 nm, 약 23 nm, 약 24 nm, 약 25 nm, 약 30 nm, 약 35 nm, 약 40 nm, 약 50 nm, 또는 약 60 nm이다. 본 발명의 Cu-나노와이어의 직경은, 전형적으로 약 15-25 nm, 약 18 nm, 약 19 nm, 약 20 nm, 약 21 nm, 또는 약 22 nm일 것이다. "막대" 또는 "와이어"의 길이는 약 50-100 nm, 약 80-500 nm, 약 100 nm 내지 1 ㎛, 약 200 nm 내지 2 ㎛, 약 300 nm 내지 3 ㎛, 약 400 nm 내지 4 ㎛, 약 500 nm 내지 5 ㎛, 약 600 nm 내지 6 ㎛, 약 700 nm 내지 7 ㎛, 약 800 nm 내지 8 ㎛, 약 900 nm 내지 9 ㎛, 약 1 ㎛ 내지 10 ㎛, 약 2 ㎛ 내지 15 ㎛, 약 3 ㎛ 내지 20 ㎛, 또는 약 5 ㎛ 내지 50 ㎛이다. 본원에 개시된 금속의 긴 나노구조물(예를 들어, Cu-나노와이어)의 경우, 길이는 전형적으로, 50 nm 이상, 60 nm 이상, 70 nm 이상, 80 nm 이상, 90 nm 이상, 100 nm 이상, 200 nm 이상, 500 nm 이상, 1 ㎛ 이상, 5 ㎛ 이상, 10 ㎛ 이상, 또는 15 ㎛ 이상일 것이다.
본원에 사용된 "종횡비"라는 용어는, 구조물의 폭에 대한 구조물의 길이의 비를 지칭한다. 따라서, 본 발명의 긴 구조물의 종횡비는 1보다 클 것이다(즉, 길이 > 직경). 구체적인 실시양태에서, 예를 들어, "막대" 또는 "와이어"의 종횡비는, 1 초과, 10 초과, 100 초과, 200 초과, 300 초과, 400 초과, 500 초과, 600 초과, 700 초과, 800 초과, 900 초과, 1,000 초과, 1,500 초과, 2,000 초과, 또는 5,000 초과이다. 본 발명의 Cu 나노와이어의 종횡비는, 전형적으로 100 초과, 200 초과, 300 초과, 400 초과, 500 초과, 600 초과, 또는 700 초과일 것이다.
본원에 개시된 방법은, 1 ㎛ 미만의 직경을 갖는 고품질 금속의 긴 구조물의 제조를 허용한다. 구체적인 실시양태에서, 금속의 긴 구조물의 직경은, 65 nm 미만이다. 작은 나노미터 범위(예를 들어, 65 nm 미만)의 직경을 갖는, 금속의 긴 구조물은 투명 전도체 적용예에서 작은 산란 효과만을 발생시킨다. 본원에 개시된 방법에 의해 제조된 금속 나노구조물은, 비교적 저렴한 물질로 구성될 수 있다. 예를 들어, 나노와이어는 지구 상에서 가장 풍부한 금속 원소 중 하나인(10 존재비, 규소의 106개 원소 당 원소의 원자) 구리로 구성될 수 있다. 대조적으로, 다른 전도성 물질, 예를 들어 인듐(10-2 존재비), 은(10-2 존재비) 및 금(10-3 존재비)은 더욱 비싸고 희귀하다. 특정 실시양태에서, 본원에 개시된 금속 나노구조물의 제조 방법은, 용이하게 확장가능하고, 고도의 진공, 온도 또는 섬세한 플라즈마 제어를 동반한 특별하게 고안된 반응 챔버를 요구하지 않는다. 게다가, 본원에 개시된 방법은, 구리 이외의 다양한 금속계 나노구조물의 제어된 성장 및 크기 제어를 허용하도록 용이하게 개조될 수 있다. 예를 들어, 은, 금, 알루미늄, 아연, 니켈 및 백금계 나노구조물은, 모두 본 발명의 방법을 사용하여 합성될 수 있다. 부가적으로, 본원에 개시된 방법은, 규소, 게르마늄 또는 주석을 포함하는 나노구조물을 비롯한, 다양한 반도체계 나노구조물의 제어된 성장을 허용할 수도 있다.
구체적인 실시양태에서, 본 발명은 반응 혼합물을 형성함을 포함하는 방법을 제공한다. 추가의 실시양태에서, 반응 혼합물은, 금속 함유 전구체, 전형적으로 금속 함유 염을 포함한다. 구리계 염, 예를 들어 Cu(I)I, Cu(I)Br, Cu(I)Cl, Cu(I)F, Cu(I)SCN, Cu(II)Cl2, Cu(II)Br2, Cu(II)F2, Cu(II)OH2, Cu(II)D-글루코네이트, Cu(II)MoO4, Cu(II)(NO3)2, Cu(II)(ClO4)2, Cu(II)P2O7, Cu(II)SeO3, Cu(II)SO4, Cu(II)타르트레이트, Cu(II)(BF4)2, Cu(II)(NH3)4SO4, 및 전술한 것들의 임의의 수화물; 금계 염, 예를 들어 Au(I)I, Au(I)Cl, Au(III)Cl3, HAu(III)Cl4, Au(III)Br3, HAu(III)Br4, Au(III)OH3, K(Au(III)CL4) 및 전술한 것들의 임의의 수화물; 은계 염, 예를 들어 Ag(I)BrO3, Ag2(I)CO3, Ag(I)ClO3, Ag(I)Cl, Ag2(I)CrO4, Ag(I)시트레이트, Ag(I)OCN, Ag(I)CN, Ag(I)사이클로헥산부티레이트, Ag(I)F, Ag(II)F2, Ag(I)락테이트, Ag(I)NO3, Ag(I)NO2, Ag(I)CLO4, Ag3(I)PO4, Ag(I)BF4, Ag2(I)SO4, Ag(I)SCN, 및 전술한 것들의 임의의 수화물; 알루미늄계 염, 예를 들어 AlI3, AlBr3, AlCl3, AlF3, Al(OH)3, Al-락테이트, Al(PO3)3, AlO4P, Al2(SO4)3, 및 전술한 것들의 임의의 수화물; 아연계 염, 예를 들어 ZnI2, ZnBr2, ZnCl2, ZnF2, Zn(CN)2, ZnSiF6, ZnC2O4, Zn(ClO4)2, Zn3(PO4)2, ZnSeO3, ZnSO4, Zn(BF4)2, 및 전술한 것들의 임의의 수화물; 니켈계 염, 예를 들어 NiI2, NiBr2, NiCl2, NiF2, (NH4)2Ni(SO4)2, Ni(OCOCH3)2, NiCO3, NiSO4, NiC2O4, Ni(ClO4)2, Ni(SO3NH2)2, K2Ni(H2IO6)2, K2Ni(CN)4, 및 전술한 것들의 임의의 수화물; 및 백금계 염, 예를 들어 Pt(II)Br2, Pt(II)Cl2, Pt(II)(CN)2, Pt(II)I2, Pt(II)(NH3)2Cl2, Pt(IV)Cl4, H2Pt(IV)(OH)6, H2Pt(IV)Br6, Pt(IV)(NH3)2CL4, 및 전술한 것들의 임의의 수화물(여기서, 금속 이온의 경우, 각각 (I)은 +1 산화 상태를 나타내고, (II)는 +2 산화 상태를 나타내고, (III)은 +3 산화 상태를 나타내고, (IV)는 +4 산화 상태를 나타낸다)을 비롯한, 금속 염들 중 몇몇은, 본원에 개시된 방법과 상용가능하다.
구체적인 실시양태에서, 본원에 개시된 방법과 함께 사용되는 반응 혼합물은 환원제를 포함한다. 추가의 실시양태에서, 반응 혼합물은 실란계 환원제를 포함한다. 실란계 환원제의 예는, 이로서 한정하는 것은 아니지만, 트라이에틸실란, 트라이메틸실란, 트라이아이소프로필실란, 트라이페닐실란, 트라이-n-프로필실란, 트라이-n-헥실실란, 트라이에톡시실란, 트리스(트라이메틸실록시)실란, 트리스(트라이메틸실릴)실란, 다이-3급-부틸메틸실란, 다이에틸메틸실란, 다이아이소프로필클로로실란, 다이메틸클로로실란, 다이메틸에톡시실란, 다이페닐메틸실란, 에틸다이메틸실란, 에틸다이클로로실란, 메틸다이클로로실란, 메틸다이에톡시실란, 옥타데실다이메틸실란, 페닐다이메틸실란, 페닐메틸클로로실란, 1,1,4,4-테트라메틸-1,4-다이실라부탄, 트라이클로로실란, 다이메틸실란, 다이-3급-부틸실란, 다이클로로실란, 다이에틸실란, 다이페닐실란, 페닐메틸실란, n-헥실실란, n-옥타데실실란, n-옥틸실란, 및 페닐실란을 포함한다. 추가의 실시양태에서, 본원에 개시된 방법은, 한정된 몰비로 금속 함유 전구체 화합물 및 실란계 환원제를 사용한다. 예를 들어, 금속 함유 전구체 화합물 대 실란계 환원제 사이의 몰비는, 1:100 내지 100:1, 1:50 내지 50:1, 1:30 내지 30:1, 1:20 내지 20:1, 1:10 내지 10:1, 1:5 내지 5:1, 1:4 내지 4:1, 1:3 내지 3:1, 1:2 내지 2:1, 2:3 내지 3:2, 또는 약 1:1의 범위이다.
추가의 실시양태에서, 본원에 개시된 방법과 함께 사용된 반응 혼합물은 표면 리간드(들)를 포함한다. 표면 리간드는, 결과물인 금속 나노와이어 생성물의 형태 및 크기의 선택적 제어를 허용한다. 또다른 실시양태에서, 표면 리간드는 또한 합성 반응을 위한 용매로서 작용한다. 표면 리간드의 예는, 이로서 한정하는 것은 아니지만, 올레일아민, 트라이옥틸포스핀 옥사이드(TOPO), 올레산, 1,2-헥사데칸다이올, 트라이옥틸포스핀(TOP), 또는 전술한 것들의 임의의 조합을 포함한다. 대안으로, 본원에 개시된 방법은 표면 리간드 및 하나 이상의 유기 비극성 용매를 포함할 수 있다. 유기 비극성 용매의 예는, 이로서 한정하는 것은 아니지만, 헥산, 톨루엔, 벤젠, 펜탄, 사이클로펜탄, 사이클로헥산, 1,4-다이옥산, 클로로폼, 다이에틸 에터, 또는 전술한 것들 중 임의의 것의 혼합물을 포함한다.
본 발명의 금속 나노구조물의 구조적 특성들, 예를 들어 직경, 길이 및 형태는, 반응 조건, 예를 들어 반응이 일어나는 온도, 출발 금속 전구체 화합물의 양, 실란계 환원제의 선택, 부가적인 용매 등을 개질함으로써 변할 수 있다. 예를 들어, 반응 혼합물을 160 ℃에서 서서히 가열하고 유지함으로써, 1보다 큰 종횡비를 갖고 19 ± 2의 직경을 갖는 Cu-나노와이어가 발생됨이 발견되었다. 반응 온도를 바꿈으로써, 결과물인 Cu-나노와이어의 직경도 변할 수도 있음이 예상될 수 있다. 따라서, 본원에 개시된 방법은 상온에서 또는 승온에서 수행될 수 있으며, 여기서 가열은 제어된 램프로 수행될 수도 있다(예를 들어, 분 당 0.5℃, 1℃, 1.5℃, 2℃, 2.5℃, 3℃, 4℃, 또는 5℃). 구체적인 실시양태에서, 본 발명의 방법은, 약 20℃ 내지 360℃, 약 30℃ 내지 300℃, 약 50℃ 내지 250℃, 약 80℃ 내지 220℃, 약 100℃ 내지 200℃, 약 120℃ 내지 180℃, 또는 약 140℃ 내지 170℃의 온도에서 수행된다. 또다른 실시양태에서, 본원에 개시된 방법은 설정 온도에서 또는 생성물 형성을 허용하기 위해서 적합한 기간의 시간 동안 다양한 온도로 유지될 수도 있다. 예를 들어, 출발 물질의 정체 및/또는 농도, 반응 온도 등에 따라, 수분 정도로 짧게 내지 24 시간 초과의 시간 동안 일정 온도에서 반응물이 유지될 수도 있다. 구체적인 실시양태에서, 반응물은, 일정 온도에서, 30 분 이상, 1 시간 이상, 2 시간 이상, 3 시간 이상, 4 시간 이상, 5 시간 이상, 6 시간 이상, 7 시간 이상, 8 시간 이상, 9 시간 이상, 10 시간 이상, 12 시간 이상, 16 시간 이상, 또는 24 시간 이상으로 유지될 수도 있다. 대안의 실시양태에서, 반응물은, 1 내지 48 시간, 1 내지 24 시간, 3 내지 12 시간, 4 내지 9 시간, 5 내지 8 시간; 약 5 시간, 약 6 시간, 약 7 시간, 약 8 시간, 약 9 시간, 약 10 시간, 또는 약 12 시간 동안 일정 온도에서 유지될 수도 있다.
추가로 본원에서 보여준 바와 같이, 본 발명의 금속 나노와이어는 환경적 산화에 대해 우수한 저항을 갖는다. 예를 들어, 본원에 개시된, 합성한 그대로의 구리 나노와이어는 약 2 nm의 두께를 갖는 표면 옥사이드 층을 빠르게 형성한다(도 4a 참고). 천연 구리 옥사이드는 언급한 바와 같이 CuO 또는 Cu2O로 구성된다. 초기 표면 옥사이드 층은, 5일 동안의 공기 노출 이후에 관찰시, 어떠한 추가 산화도 없는 것으로 나타나는 바와 같이(도 4b 참고), 형성 후 안정하였다.
특정 실시양태에서, 본 발명은 본원에 개시된 금속 나노구조물을 포함하는 전도성 나노와이어 망상 필름을 제작하기 위해 제공된다. 금속 나노구조물은 용매에 희석하고 초음파처리하여 균일한 현탁액을 만든다. 그다음, 상기 현탁액을 진공 여과를 사용하여 비흡착성 다공성 막(예를 들어, 폴리테트라플루오로에틸렌 막)에 분산한다. 그다음, 결과물인 금속 나노구조화된 망상을 기판, 예를 들어 유리로 옮기고, 승온(예를 들어, 100℃ 내지 260℃)에서 어닐링할 수 있다. 구체적인 실시양태에서, 금속 나노구조화된 망상을 약 200 ℃에서 어닐링한다. 추가의 실시양태에서, 금속 나노구조화된 망상을 환원 분위기(예를 들어, 아르곤 내 10% 수소 가스) 하에 승온(예를 들어, 100 ℃ 내지 260 ℃)에서 어닐링하여, 어닐링된 금속 나노구조물의 접합부 접촉(junction contact)을 개선시킬 수 있다. 대안의 실시양태에서, 어닐링된 금속 나노구조물의 접합부 접촉을 개선시키기 위해서, 다른 화학 시약, 예를 들어 하이드라진, 리튬 나프탈레나이드, 나트륨 나프탈레나이드, 칼륨 나프탈레나이드, 티오우레아 다이옥사이드, NaHSO3 , 나트륨 보로하이드라이드, 리튬 알루미늄 하이드라이드, 티오펜, 및/또는 아스코브산이 사용될 수도 있다. 결과물인 어닐링된 금속 나노와이어 망상 필름은 자외선-가시광선 영역으로부터 적외선(350-1700 nm)까지 큰 투명도를 보여주며, 투명도와 저항 사이의 트레이드오프 측면에서도 뛰어난 성능을 보여준다.
본 발명은 추가로, 본원에 개시된 전도성 나노와이어 망상 필름을 포함하는 전도성 전극을 제공한다. 추가의 실시양태에서, 전도성 전극은 투명한 전도성 전극이다. 본원에 개시된 금속 나노구조화된 필름을 포함하는 전도성 전극은, 근적외선 영역의 투과도 중요한, 열 적용례 또는 광전지 뿐만 아니라 가전 제품의 디스플레이에 이상적으로 적합하다. 또 다른 추가의 실시양태에서, 전도성 전극은 광전자 소자, 예를 들어 디스플레이(예를 들어, LCD, LED 및 OLED), 광원(예를 들어, LED 다이오드 및 OLED 다이오드), 광전 소자, 터치 패널, 및 전기변색 창에 사용된다. 구체적인 실시양태에서, 태양 전지 및/또는 광검출기는 본원에 개시된 전도성 전극을 포함한다.
하기 실시예는 본 발명을 제한하는 것이 아니라 설명하기 위한 것이다. 이들은 사용될 수 있는 전형적인 것이지만, 당업계의 숙련자들에게 공지된 기타 절차도 대안으로 사용될 수도 있다.
실시예
트리스(트라이메틸실릴)실란을
사용한 구리
나노와이어의
합성
CuCl2(85 mg; 0.5 mmol) 및 올레일아민(5 g)을 반응 용기에서 혼합하였다. 혼합물을 상온에서 투명한 청색 용액이 될 때까지 초음파처리하였다. 환원제로서, 트리스(트라이메틸실릴)실란(0.5 g; 2 mmol)을 첨가하자마자, 반응기를 서서히 160 ℃(2 ℃/분)까지 가열하였다. 교반하면서, 반응물을 8시간 동안 160 ℃로 유지하였다. 용액의 색상이 밝은 주황색으로 바뀌고 추가로 붉은색을 띤 갈색으로 바뀌어서, 구리 나노와이어의 형성을 나타냈다. 5분 동안 6000 rpm으로 원심분리함으로써 생성물이 수확되었다. 그다음, 원심분리-재분산 사이클을 사용하여, 나노와이어를 헥산으로 반복적으로 세척하여, 추가의 특징화를 위해 과량의 올레일아민을 제거하였다.
트리스(트라이메틸실릴)실란을
사용하여 제조한 구리
나노와이어의
형태
특징화
생성물의 형태는, 주사 전자 현미경 및 투과 전자 현미경(SEM, 조엘(JOEL) JSM - 6340F 및 TEM, 히타치(Hitachi) H7650)을 사용하여 시험하였다. 도 1a 내지 도 1c에서 도시하는 바와 같이, 생성물은 주로 최소량의 나노입자들과 함께 균일한 나노와이어로 구성된다. 이러한 균일한 나노와이어는 15 ㎛ 이하의 길이, 및 19 ± 2 nm의 직경을 갖는다. 에너지 분산성 X-선 분광광도법(에댁스 제네시스(EDAX GENESIS) 2000) 특징화는 또한 나노와이어의 조성을 연구하기 위해서 원시료 샘플에 대해 실행하였다. 도 1d의 EDS 스펙트럼으로 구리 나노와이어의 형성을 확인하였다. 검출된 니켈 및 알루미늄 신호는 TEM 그리드 및 샘플 홀더 각각에 기인한다. 도 1e에서 도시된 XRD 스펙트럼(브루커 디8 어드밴스(Bruker D8 Advance))은, 구리 나노와이어가 면심 입방 구조를 가짐을 나타낸다.
트라이페닐실란을
사용한 구리
나노와이어의
합성
CuCl2(85 mg; 0.5 mmol), 트라이페닐실란(0.52 g; 2 mmol) 및 올레일아민(5 g)을 반응 용기에서 혼합하였다. 혼합물이 투명한 청색 용액이 될 때까지, 혼합물을 상온에서 초음파처리하였다. 그다음, 반응기를 200℃(2℃ /분) 이하까지 서서히 가열하였다. 교반하면서, 반응물을 8시간 동안 200℃로 유지하였다. 용액의 색상이 밝은 주황색으로 변하고 추가로 적색을 띤 갈색으로 변하여, 구리 나노와이어의 형성을 나타냈다. 15분 동안 8000 rpm으로 원심분리함으로써, 생성물을 수확하였다. 그다음, 추가의 특징화를 위해 과량의 올레일아민을 제거하기 위해서 원심분리-재분산 사이클을 사용함으로써, 나노와이어를 헥산으로 반복하여 세척하였다.
트라이페닐실란을
사용하여 제조된 구리
나노와이어의
형태
특징화
생성물의 형태는 전자 현미경으로 검사하였다. 생성물은 최소량의 나노입자와 함께, 주로 균일한 나노와이어인 것으로 발견되었다(예를 들어, 도 2a 참고). 구리 나노와이어는, 약 60 nm의 평균 직경을 갖는 것으로 발견되었다(예를 들어, 도 2b 참고).
구리
나노와이어의
구조적 특성의 측정
구리 나노와이어의 구조는, 고 해상도 투과 전자 현미경(HRTEM, 에프이아이 테크나이(FEI Tecnai) G20) 및 선택된 영역 전자 회절(SAED)을 사용하여 분석하였다. Cu-나노와이어는 5중 쌍정의 5각형 구조를 갖는 것으로 밝혀졌다. 도 3a 및 도 3d는, 면심 입방 구조(FCC)를 갖는 5개의 단결정 단위체(T1 내지 T5)로 구성되는 것으로 고려될 수 있는 원시료 Cu 나노와이어의 5중 대칭을 입증한다. 도 3b 및 도 3c는, 전자선이 측면 중 하나(적색 점선으로 표시함)에 수직인 경우 찍은 HRTEM 이미지 및 SAED 패턴을 도시한다. FCC 패턴의 2개 세트들이 관찰되었고, 하나는 결정띠 축 [001]을 갖고 다른 하나는 [112]를 갖는다. [001] 방향의 결정띠 축을 갖는 회절 무늬는 도 3a의 T1의 결정 하부-격자로 인한 것일 수 있는 반면, [112] 결정띠 축을 갖는 프린지(fringe)는 T3 및 T4의 하부격자로부터 발생된다. 도 3c는 또한 구리 FCC 단위 격자 면((111) 면 및 (220) 면)의 중첩으로부터 발생된 모아르(Moire) 패턴을 강조한다. 전자선이 도 3d 내지 도 3f에서 보이는 바와 같이, 측면에 평행하게 향하는 경우, FFT는 [110] 및 [111] 결정띠 축을 갖는 2개의 FCC 패턴의 중첩에 해당한다. 전자선이 측면에 직각인 전술한 특징과 조합하면, 구리 나노와이어의 5개의 쌍정 구조로 결론내려진다.
어닐링된
금속 나노구조화 필름을 포함하는 고성능 투명 전극의 제작
고성능 구리 나노와이어 전극은, 여과 방법을 사용하여 유리 위에 제작하였다. 전도성 박막을 만들기 위해서, 구리 나노와이어를 톨루엔을 사용하여 희석하고 15분 동안 초음파처리하여, 균일한 현탁액을 형성하였다. 이 박막은, 진공 여과를 통해 분산액으로부터 니트로셀룰로스 다공성 막(공극 크기 220 nm) 위로 나노와이어를 스며들게 하여 만들었다. 상기 막의 후면에 압력을 적용하여 기판으로 밀접한 접점을 가압함으로써 투명 기판(유리 또는 PET)으로 나노와이어 망상을 옮겼다. 구리 나노와이어 박막은, 그다음 30분 동안 200 ℃에서 포밍 가스(10% H2 및 90% Ar) 하에서 어닐링하여 접합부 접촉을 개선하였다.
도 5a에서 보여주는 바와 같이, 필름은 자외선-가시광선 영역으로부터 적외선(350-1700 nm)까지 큰 투명도를 나타내서, 이것이, 근적외선 영역의 투과 또한 중요한, 열 적용례 또는 광전지 뿐만 아니라 가전 제품의 디스플레이를 위해서도 적합한 물질이 되도록 한다. 게다가, 전도성 필름은 도 5b에서 도면을 그린 바와 같이, 투명도와 저항 사이의 트레이드-오프에서의 뛰어난 성능을 나타낸다. 77%의 투과율을 갖는 필름의 경우, 시트 저항은 5.32 ohms/sq 정도로 낮은 것으로 발견되었다. 투과율이 86%로 증가함에 따라, 시트 저항은 단지 약간 15.0 ohms/sq까지 증가한 반면, 또다른 샘플에서는, 투과율이 90%를, 시트 저항이 34.8 ohms/sq를 나타냈다.
금
나노와이어의
합성
금 나노와이어를 합성하기 위해서, 금 공급원으로서 HAuCl4가 사용되고, 올레일아민을 리간드로서 첨가하였다. 트라이에틸실란은, 금 전구체의 보다 높은 활성을 제공하는 트리스(트라이메틸실릴)실란 대신에 환원제를 선택하였다. 10시간 동안 상온에서 반응물을 수행한 후, 3nm의 평균 직경을 갖는 Au 나노와이어가 수득되었다(도 6 참고).
본원에서 여러가지의 실시양태가 설명되었다. 그럼에도 불구하고, 본 발명의 진의 및 범주를 벗어나지 않으면서, 다양하게 개질할 수 있음이 이해될 것이다. 따라서, 다른 실시양태는 하기 청구범위의 범주에 속한다.
Claims (26)
- 초박형(ultrathin)의 구리의 긴 나노구조물의 합성 방법으로서,
실란계 환원제, 구리 금속 염 및 표면 리간드를 포함하는 반응 혼합물을 형성하는 단계로서, 상기 표면 리간드가 용매일 수도 있는, 단계; 및
상기 반응 혼합물을, 교반하거나 교반하지 않은 채, 1 내지 48시간 동안 승온에서 가열하고 유지하는 단계
를 포함하는, 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 구리 금속 염이, CuI, CuBr, CuCl, CuF, CuSCN, CuCl2, CuBr2, CuF2, CuOH2, Cu-D-글루코네이트, CuMoO4, Cu(NO3)2, Cu(ClO4)2, CuP2O7, CuSeO3, CuSO4, Cu-타르트레이트, Cu(BF4)2, Cu(NH3)4SO4, 및 전술한 것의 임의의 수화물 중에서 선택되는, 방법. - 제 2 항에 있어서,
상기 구리 금속 염이 CuCl2 또는 CuCl2의 수화물인, 방법. - 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 실란계 환원제가 트라이에틸실란, 트라이메틸실란, 트라이아이소프로필실란, 트라이페닐실란, 트라이-n-프로필실란, 트라이-n-헥실실란, 트라이에톡시실란, 트리스(트라이메틸실록시)실란, 트리스(트라이메틸실릴)실란, 다이-3급-부틸메틸실란, 다이에틸메틸실란, 다이아이소프로필클로로실란, 다이메틸클로로실란, 다이메틸에톡시실란, 다이페닐메틸실란, 에틸다이메틸실란, 에틸다이클로로실란, 메틸다이클로로실란, 메틸다이에톡시실란, 옥타데실다이메틸실란, 페닐다이메틸실란, 페닐메틸클로로실란, 1,1,4,4-테트라메틸-1,4-다이실라부탄, 트라이클로로실란, 다이메틸실란, 다이-3급-부틸실란, 다이클로로실란, 다이에틸실란, 다이페닐실란, 페닐메틸실란, n-헥실실란, n-옥타데실실란, n-옥틸실란, 및 페닐실란 중에서 선택되는, 방법. - 제 4 항에 있어서,
상기 실란계 환원제가 트리스(트라이메틸실릴)실란 또는 트라이페닐실란인, 방법. - 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 표면 리간드가 올레일아민, 트라이옥틸포스핀 옥사이드, 올레산, 1,2-헥사데칸다이올, 트라이옥틸포스핀, 또는 전술한 것의 임의의 조합 중에서 선택되는, 방법. - 제 6 항에 있어서,
상기 표면 리간드가 올레일아민인, 방법. - 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 반응 혼합물이 약 50℃ 내지 250℃의 온도에서 가열되고 유지되는, 방법. - 제 8 항에 있어서,
상기 반응 혼합물이 8시간 이상 동안 160 ℃ 내지 200 ℃의 온도에서 가열되고 유지되는, 방법. - 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 초박형의 구리 나노와이어가, 원심분리 또는 여과에 의해 수집되는, 방법. - 제 10 항에 있어서,
상기 방법이, 수집된 구리의 긴 나노구조물을 비극성 유기 용매로 수회 세척하고 원심분리하는 단계를 추가로 포함하는, 방법. - 제 11 항에 있어서,
상기 비극성 유기 용매가 헥산을 포함하는, 방법. - 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 따른 방법에 의해 제조된 초박형 구리의 긴 나노구조물로서, 상기 초박형 구리의 긴 나노구조물이, 1초과의 종횡비 및 면심 입방 구조와 함께 65 나노미터 미만의 직경을 가짐을 특징으로 하는, 구리 나노구조물.
- 제 13 항에 있어서,
상기 나노구조물이 15 내지 25 나노미터의 직경을 갖는, 구리 나노구조물. - 제 13 항 또는 제 14 항에 있어서,
상기 나노구조물이, 2nm 이하의 두께를 갖는 표면 구리 옥사이드 층을 추가로 포함하는, 구리 나노구조물. - 제 13 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 구리 나노구조물의 길이가 100 nm 이상인, 구리 나노구조물. - 제 13 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 따른 구리 나노구조물을 포함하는, 투명 전극 전도성 물질.
- 제 17 항에 따른 투명 전극 물질을 포함하는 광전자 소자.
- 제 18 항에 있어서,
상기 광전자 소자가 LCD 디스플레이, LED 디스플레이, 광전 소자, 터치 패널, 태양 전지판, 발광 다이오드(LED), 유기 발광 다이오드(OLED), OLED 디스플레이, 및 전기변색 창으로 구성된 군 중에서 선택되는, 광전자 소자. - 금속의 긴 나노구조물의 합성 방법으로서,
실란계 환원제, 금속 염 및 표면 리간드를 포함하는 반응 구조물을 형성하는 단계로서, 상기 표면 리간드가 용매일 수도 있는, 단계; 및
상기 반응 혼합물을, 교반하거나 교반하지 않은 채, 1 내지 48시간 동안 상온 또는 승온에서 유지하는 단계
를 포함하고,
상기 금속 나노와이어가, 은, 알루미늄, 아연, 니켈 또는 백금을 포함하고, 상기 금속 나노구조물이 65 nm 미만의 직경 및 1 초과의 종횡비를 갖는, 방법. - 제 20 항에 있어서,
상기 표면 리간드가 올레일아민인, 방법. - 제 20 항 또는 제 21 항에 있어서,
상기 금속 나노구조물이 원심분리 및/또는 여과에 의해 수집되는, 방법. - 제 20 항 내지 제 22 항 중 어느 한 항에 따른 방법에 의해 제조된 금속의 긴 나노구조물.
- 제 23 항의 방법에 따라 제조된 금속의 긴 나노구조물을 포함하는 투명 전극.
- 제 24 항의 투명 전극을 포함하는 광전자 소자.
- 제 25 항에 있어서,
상기 광전자 소자가 LCD 디스플레이, LED 디스플레이, 광전 소자, 터치 패널, 태양 전지판, 발광 다이오드(LED), 유기 발광 다이오드(OLED), OLED 디스플레이, 및 전기변색 창으로 구성된 군 중에서 선택되는, 광전자 소자.
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