KR20180069875A - 수용성 양자점, 그 제조 방법 및 양자점 박막의 제조 방법 - Google Patents

수용성 양자점, 그 제조 방법 및 양자점 박막의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

수용성 양자점, 제조 방법 및 양자점 박막의 제조 방법에서, 상기 방법은, 유용성 양자점과 폴리메르캅토기 폴리머를 각각 제공하고, 불활성 기체의 보호하에, 폴리메르캅토기 폴리머와 유용성 양자점을 혼합 반응하여 리간드 교환을 진행하고, 적정량의 물을 첨가하고, 반응 후의 상층 수용액을 수집하여, 수용성 양자점을 제조하는 단계를 포함하며, 상기 폴리메르캅토기 폴리머는 아미노기를 지닌 폴리머와 에피티오알칸을 무수 클로로포름에 용해하고, 제1 소정 조건하에 반응하여 획득된다. 상기 제조 방법은 안정적인 수용성 양자점를 획득할 수 있고, 고유 양자점의 광학 성능을 유지할 수 있다. 전하를 띠고 있는 수용성 양자점을 이용하여 LBL 기술를 통해 양자점 박막을 편리하게 제조할 수 있다.

Description

수용성 양자점, 그 제조 방법 및 양자점 박막의 제조 방법
본 발명은 양자점 기술 분야에 관한 것으로서, 특히는 수용성 양자점, 수용성 양자점 제조 방법 및 양자점 박막 제조 방법에 관한 것이다.
양자점(Quantum Dots, 약자 QDs)은 개수가 한정된 원자로 이루어진 준영성(quasi-zero) 나노 결정 입자로서, 단파장의 광여기를 받을 시 형광을 방출할 수 있고, 색역이 넓고, 색채 채도가 높으며, 스토크스 변위가 크고, 광퇴색 방지 능력이 강한 등 장점을 가지고 있으며, 입자 입경, 구성 원소와 구조 등을 제어하는 방식을 통해 청색 레이저로부터 근적외선까지 전체의 가시광선 스펙트럼의 커버를 실현할 수 있기 때문에, 감광성 배터리, 액정 디스플레이와 의료 영상 등 방면에서 최대한 응용되고 있다.
QDs의 화학 제조 방법은 용매의 상이함에 따라 유기상 합성법과 수상 합성법으로 나뉜다. 여기서, 수상 합성법은 반응 조건이 온화하고, 조작이 간편하며, 기능 원자단에 쉽게 인입할 수 있는 등 장점을 가지고 있지만, 제조된 QDs 양자 수율이 낮고, 광 안정성이 떨어지며, 장시간 반응해야 하는 등 결함도 존재하며; 유기상 합성법은 반응 조건이 엄격하고 격렬할 뿐만 아니라, 제조된 QDs는 유기 용매에만 용해되어, 후속의 수정과 응용에 불리하지만, 이는 하나의 제어 가능한 제조 과정으로서, 반응 시간을 제어하는 것을 통해 상이한 입경의 QDs를 제조할 수 있을 뿐만 아니라, 제조한 QDs는 양자 수율이 높고, 광 안정성과 단분산성이 훌륭한 등 장점을 구비하는 바 이는 수상 합성법으로 합성한 QDs에는 없는 것이며, 현재 사용하고 있는 고퀄리티 QDs는 모두 유기상법 제조를 위주로 한다.
양자점을 임의의 방식으로 나노 박막에 고정 또는 분산시키는 것은 QDs가 재료로부터 실용 소자로 전환하는 유한한 수단 중의 적어도 하나인데, 여기서, “층-층”(Layer-By-Layer, 약자LBL) 조립 막 성형 기술은 조작이 간단하고, 특수 기기가 필요 없으며, 캐리어의 형태와 크기에 대한 제한도 없으며, 막 두께는 몇 나노미터부터 몇백 나노미터까지 제어 가능한 등 장점으로 인해, 갈수록 많은 관심을 받는다. 하지만 LBL 막 성형 방식은 환경 오염 및 원가를 감소하기 위하여, 일반적으로 수용액에서 진행하는데, 따라서, 양자점의 유용성은 LBL 방식을 통해 양자점 박막을 제조하는 데 하나의 중요한 장애가 되고 있다.
종래기술에 있어서, 유용성 양자점을 수용성 양자점으로 전환하는 방법은 하기와 같다. 양친매성 폴리머로 유용성 QDs을 감싸고, 유용성 QDs에 리간드 교환 또는 리간드 수정 등을 진행한다. 양친매성 폴리머로 유용성 QDs를 감싸면 고유 QDs의 광학 성능을 잘 유지할 수 있지만, 감싼 후 QDs의 체적이 커지고 쉽게 화합하고 침강하는 흠결도 존재하며; 유용성 QDs의 리간드에 수정을 진행시 일반적으로 촉매를 첨가하는데, QDs 자체에 소멸 작용이 발생하며; 현재 이미 수용성 소분자 화합물을 성공적으로 이용하여 유용성 QDs에 리간드 교환하여 QDs 수용을 실현하였으나, 한 개의 소분자의 배위 기능 원자단의 개수가 한정적이기 때문에, 일정한 시간 방치하면 소분자 리간드는 매우 쉽게 QDs의 표면에서 떨어져, QDs의 결집과 침전을 초래할 수 있다.
본 발명이 주요하게 해결하고자 하는 기술적 과제는 수용성 양자점, 그 제조 방법 및 양자점 박막 제조 방법을 제공하여, 안정적인 수용성 양자점을 획득하고, 고유 양자점의 광학 성능을 유지하여, 박막 제조에 편의를 제공하기 위한 것이다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명이 사용하는 하나의 기술적 해결수단은, 수용성 양자점을 제공하는 것인 바, 상기 수용성 양자점의 양자점 주변에 결합된 리간드는 수용성의 폴리메르캅토기 폴리머이고, 상기 폴리메르캅토기 폴리머는 상기 폴리메르캅토기 폴리머의 다수개의 메르캅토기를 통해 양자점의 주변에 결합되어, 상기 수용성 양자점을 형성한다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명이 사용하는 다른 하나의 기술적 해결수단은, 수용성 양자점의 제조 방법을 제공하는 것인 바, 상기 방법은, 유용성 양자점과 폴리메르캅토기 폴리머를 각각 제공하는 단계; 불활성 기체의 보호하에, 상기 폴리메르캅토기 폴리머와 상기 유용성 양자점을 혼합 반응하여 리간드 교환을 진행하는 단계; 적정량의 물을 첨가하고, 반응후의 상층 수용액을 수집하여, 상기 수용성 양자점을 제조하는 단계를 포함한다.
여기서, 폴리메르캅토기 폴리머를 제공하는 상기 단계는, 아미노기를 지닌 폴리머와 에피티오알칸을 무수 클로로포름에 용해하고, 제1 소정 조건 하에 반응하여, 상기 폴리메르캅토기 폴리머를 획득하는 단계를 포함한다.
여기서, 불활성 기체의 보호하에, 상기 폴리메르캅토기 폴리머와 상기 유용성 양자점을 혼합 반응하여 리간드 교환을 진행하는 상기 단계는, 불활성 기체의 보호하에, 상기 폴리메르캅토기 폴리머를 상기 유용성 양자점에 느리게 한 방울씩 첨가하고, 제1 온도에서 제1 소정 시간 반응시킨 후, 적정량의 물을 첨가하여 제2 온도까지 상승시켜 다시 제2 소정 시간을 반응하는 단계를 포함하고, 반응 후의 상층 수용액을 수집하여, 상기 수용성 양자점을 제조하는 상기 단계는, 냉각 후 미량의 디티오트레이톨을 첨가하고, 상층 수용액을 추출하고 수집하여, 상기 수용성 양자점을 제조하는 단계를 포함한다.
여기서, 상기 에피티오알칸은 에틸렌설파이드이다.
여기서, 상기 제1 소정 조건은 60℃에서, 자석 교반으로 10 시간 반응하는 것이다.
여기서, 상기 아미노기를 지닌 폴리머는 적어도 키토산, 폴리도마핀, 폴리에틸렌이민, 폴리리신 중의 적어도 하나이다.
여기서, 상기 제1 온도는 50℃이고, 상기 제1 소정 시간은 2시간이며, 상기 제2 온도는 90℃이고, 상기 제2 소정 시간은 2시간이다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명이 사용하는 또 다른 하나의 기술적 해결수단은, 양자점 박막 제조 방법을 제공하는 것인 바, 상기 방법은, 서브스트레이트에 한 층의 유기 폴리머 박막을 커버하고, 상기 유기 폴리머 박막은 전하를 띠고 있는 단계; 상기 수용성 양자점을 이용하여 상기 기판의 상기 유기 폴리머 박막에 제2 층의 양자점 박막을 형성하는 단계에서, 상기 수용성 양자점은 상기 유기 폴리머 박막과 상반되는 전하를 띠고 있는 형성 단계; 상기 제2 층의 양자점 박막에서 순차적으로 다수 개의 층 유기 폴리머 박막, 양자점 박막을 다시 구별하여, 다수 개의 층의 제어 가능한 복합 박막을 형성하는 단계를 포함한다.
여기서, 상기 유기 폴리머 박막은 음전하를 띠고 있는 폴리스타이린설폰산나트륨 박막이고, 상기 수용성 양자점은 양전하를 띠고 있다.
여기서, 상기 수용성 양자점을 이용하여 상기 기판의 상기 유기 폴리머 박막에 제2 층의 양자점 박막을 형성하는 상기 단계는,
표면에 양전하를 띠고 있는 서브스트레이트를 폴리스타이린설폰산나트륨 용액에 넣고 20분 담근 후, 초순수 물로 세척하고, 질소 가스로 건조시켜, 서브스트레이트에 한 층의 음전하를 띠고 있는 유기 폴리머 박막이 서브스트레이트를 커버하도록 하는 단계; 상기 서브스트레이트를 이미 제조한 수용성 양자점 용액에 20분 담그고, 초순수 물로 세척하고, 질소 가스로 건조시켜, 서브스트레이트에 각각 제1 층의 음전하를 띠고 있는 유기 폴리머 박막, 제2 층의 양전하를 띠고 있는 양자점 박막을 커버하도록 하는 단계를 포함한다.
본 발명의 유익한 효과는 하기와 같다. 종래기술의 상황과 구별되게, 본 발명은 메르캅토기와 금속 원자의 결합 능력이 매우 강하기에, 폴리메르캅토기 폴리머에 다수개의 메르캅토기가 구비되며, 따라서, 폴리메르캅토기 폴리머를 양자점에 결합하면 매우 견고하고, 용이하게 이탈되지 않으며, 친수성인 폴리메르캅토기 폴리머가 견고하게 양자점의 주변에 부착되어, 유용성 양자점을 수용성 양자점으로 전환시킬 수 있다. 이러한 방식을 통해, 안정적인 수용성 양자점을 획득할 수 있고, 고유 양자점의 광학 성능을 유지할 수도 있다.
도 1은 본 발명의 수용성 양자점의 구조도이다.
도 2는 본 발명의 수용성 양자점의 제조 방법의 실시예의 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 수용성 양자점의 제조 방법 중 하나의 구체적인 반응 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 수용성 양자점의 제조 방법 중 다른 하나의 구체적인 반응 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 양자점 박막의 제조 방법의 실시예의 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 양자점 박막 제조 방법 중 하나의 구체적인 제조 흐름도이다.
이하, 도면 및 실시예를 결부하여 본 발명에 대해 더욱 상세하게 설명한다.
본 발명은 수용성 양자점을 제공한다.
도 1을 참조하면, 상기 수용성 양자점(10)의 양자점(1) 주변에 결합된 리간드는 수용성의 폴리메르캅토기 폴리머(2)이고, 폴리메르캅토기 폴리머(2)는 폴리메르캅토기 폴리머(2)의 다수개 메르캅토기(21)를 통해 양자점(1)의 주변에 결합되어, 수용성 양자점(10)을 형성한다. 폴리메르캅토기 폴리머(2)는 다수개의 메르캅토기(21)와 폴리머(22)로 구성되었고, 일반적인 상황에서, 폴리메르캅토기 폴리머(2)는 폴리머와 메르캅토기를 갖는 화합물을 통해 생성될 수 있다. 양자점(1)의 주변에 결합된 리간드는 다수개의 수용성 폴리메르캅토기 폴리머(2)일 수 있고, 도 1 중 양자점의 주변에는 3개 수용성의 폴리메르캅토기 폴리머(2)가 결합되었다.
여기서, 유용성 양자점은 525nm, 565nm, 650nm로 상이한 방출 파장의 CdSe/ZnS, CdTd/CdSe, CdSe/CdS/ZnS 등 코어쉘 구조 양자점을 포함하지만 이에 한하지 않는다.
메르캅토기와 반응하기 전의 폴리머(22)는 적어도 키토산, 폴리도마핀, 폴리에틸렌이민, 폴리리신 중의 적어도 하나를 포함하지만 이에 한하지 않는다. 이러한 폴리머는 양호한 부착성과 막 형성성을 갖고 있으며, 양전기를 띠는 수용성 폴리머이기에, 후속에 레이어 바이 레이어 정전기 조립 방법(LBL)을 통해 양자점 박막을 제조하는 데 도움이 될 수 있다.
메르캅토기와 금속 원자의 결합 능력이 매우 강하여, 폴리메르캅토기 폴리머가 다수개의 메르캅토기를 구비하기에, 따라서, 폴리메르캅토기 폴리머를 양자점에 결합하면 매우 견고하고, 용이하게 이탈되지 않으며, 친수성인 폴리메르캅토기 폴리머가 견고하게 양자점의 주변에 부착되어, 유용성 양자점을 수용성 양자점으로 전환시킬 수 있다. 이러한 방식을 통해, 안정적인 수용성 양자점을 획득할 수 있고, 고유 양자점의 광학 성능을 유지할 수도 있다.
도 2를 참조하면, 도 2는 본 발명의 수용성 양자점의 제조 방법의 실시예의 흐름도이고, 상기 방법은 하기와 같은 단계를 포함한다.
단계S101에 있어서, 유용성 양자점과 폴리메르캅토기 폴리머를 각각 제공한다.
유기상 합성법으로 유용성 양자점을 제조하는 과정은, 제어 가능한 반응 시간을 통해 상이한 입경의 QDs를 제조할 수 있고, 제조된 QDs은 양자의 수율이 높고, 광 안정성과 단분산성이 훌륭한 등 장점을 갖는데 이는 수상법으로 합성한 QDs에는 없다. 종래기술의 방법을 사용하면 유용성 양자점을 제조할 수 있다.
폴리메르캅토기 폴리머는 다수개의 메르캅토기와 폴리머로 구성되었고, 폴리메르캅토기 폴리머는 폴리머와 메르캅토기 화합물, 폴리메르캅탄, 에피티오알칸 등 물질과의 반응을 통해 제조 획득할 수 있다.
단계S102 있어서, 불활성 기체의 보호하에, 폴리메르캅토기 폴리머와 유용성 양자점을 혼합 반응하여 리간드 교환을 진행한다.
불활성 기체의 작용은 폴리메르캅토기 폴리머 사이에 반응이 발생하는 것을 방지하기 위한 것이고, 이 단계의 목적은 폴리메르캅토기 폴리머가 유용성 양자점의 주변에 결합된 소수성 리간드를 대체하는 것이고, 따라서, 폴리메르캅토기 폴리머 사이에 반응이 발생하는 것을 원하지 않는다. 불활성 기체는 예를 들어 질소 가스, 아르곤 가스 등이다.
메르캅토기와 금속 원자는 결합 능력이 매우 강하고, 불활성 기체의 보호하에, 폴리메르캅토기 폴리머 사이에 반응이 발생할 확률이 매우 낮아, 유용성 양자점의 주변에 결합된 소수성 리간드를 공격하는 것으로 전향하여, 폴리메르캅토기 폴리머가 소수성 리간드를 대체하도록 하고, 양자점의 주변에 결합하여, 양자점을 감싸고, 폴리메르캅토기 폴리머는 친수성이기에, 따라서, 이러한 방식을 통해, 유용성 양자점을 수용성 양자점으로 전환하고, 양자점의 광학 성능은 영향을 받지 않는다.
단계S103에 있어서, 적정량의 물을 첨가하고, 반응 후의 상층 수용액을 수집하여, 수용성 양자점을 제조한다.
유용성 양자점은 유기 용매에만 용해되기에, 따라서, 폴리메르캅토기 폴리머와 유용성 양자점이 혼합 반응될 시, 유기상에서 진행된다. 반응이 완료된 후에, 적정량의 물을 첨가하고(첨가하는 물의 량은, 실제 상황에 따라 확정됨), 폴리메르캅토기 폴리머는 물에 용해되기에, 폴리메르캅토기 폴리머가 양자점을 감싼 후에도, 물에 용해될 수 있으며, 따라서, 물을 첨가한 후, 폴리메르캅토기 폴리머에 의해 감싸진 양자점은 물 속으로 전이되고, 반응 후의 상층 수용액을 수집하여, 수용성 양자점을 제조한다.
본 발명의 실시예는 유용성 양자점과 폴리메르캅토기 폴리머를 각각 제공하고; 불활성 기체의 보호하에, 폴리메르캅토기 폴리머와 유용성 양자점을 혼합 반응하여 리간드 교환을 진행하고; 적정량의 물을 첨가하고, 반응 후의 상층 수용액을 수집하여, 수용성 양자점을 제조한다. 메르캅토기와 금속 원자의 결합 능력이 매우 강하기에, 폴리메르캅토기 폴리머는 다수개 메르캅토기를 가지고, 따라서, 폴리메르캅토기 폴리머를 양자점에 결합하면 매우 견고하고, 용이하게 이탈되지 않으며, 친수성인 폴리메르캅토기 폴리머가 견고하게 양자점의 주변에 부착되어, 유용성 양자점을 수용성 양자점으로 전환시킬 수 있다. 이러한 방식을 통해, 안정적인 수용성 양자점을 획득할 수 있고, 고유 양자점의 광학 성능을 유지할 수 있다.
여기서, 단계S101에 있어서, 폴리메르캅토기 폴리머를 제공하는 단계는 하기와 같다.
아미노기를 지닌 폴리머와 에피티오알칸을 무수 클로로포름에 용해하고, 제1 소정 조건 하에서 반응하여, 폴리메르캅토기 폴리머를 획득한다.
우선, 에피티오알칸의 고리를 열고, 메르캅토기알칸을 생성하며, 메르캅토기알칸은 또 아미노기를 지닌 폴리머와 반응하고, 메르캅토기는 폴리머의 다수개 아민을 대체하여, 폴리메르캅토기 폴리머를 생성한다.
구체적으로, 에피티오알칸은 에틸렌설파이드이다. 제1 소정 조건은 60℃에서, 자석 교반으로 10 시간 반응하는 것이다. 즉, 도 3에 도시된 바와 같이, 아미노기를 지닌 폴리머(약자는 P-NH2)와 에틸렌설파이드를 무수 클로로포름에 용해하고, 60℃에서 자석 교반으로 10시간 반응하고, 아민을 이용하여 에틸렌설파이드의 고리를 열어 다수개의 메르캅토기를 가진 폴리머를 제조한다(약자는 P-SH).
여기서, 아미노기를 지닌 폴리머는 적어도 키토산, 폴리도마핀, 폴리에틸렌이민, 폴리리신 중의 적어도 하나이다. 이러한 폴리머는 양호한 부착성과 막 성형성을 갖고, 양전기를 띠는 수용성 폴리머이기에, 후속의 레이어 바이 레이어 정전기 조립 방법(LBL)을 통해 양자점 박막을 제조하는데 도움이 된다.
여기서, 유용성 양자점은 525nm, 565nm, 650nm 상이한 방출 파장의 CdSe/ZnS, CdTd/CdSe, CdSe/CdS/ZnS 등 코어쉘 구조 양자점을 포함하지만 이에 한하지 않는다.
여기서, 단계S102는 구체적으로 불활성 기체의 보호하에, 폴리메르캅토기 폴리머를 유용성 양자점에 느리게 한 방울씩 첨가하고, 제1 온도에서 제1 소정 시간을 반응한 후, 적정량의 물을 첨가하여 제2 온도까지 상승시켜 제2 소정 시간 다시 반응하는 단계를 포함할 수 있다.
폴리메르캅토기 폴리머를 유용성 양자점에 느리게 한 방울씩 첨가하여 반응을 진행하고, 구체적인 반응 조건은 실제 응용 상황에 따라 확정해야 하고, 상이한 반응 시스템은, 반응 조건이 모두 상이할 수 있다.
단계S103은 구체적으로, 냉각 후 미량의 디티오트레이톨을 첨가하고, 상층 수용액을 추출하고 수집하여, 수용성 양자점을 제조하는 단계를 포함할 수 있다.
디티오트레이톨은 환원 보호제의 역할을 하고, 매 하나의 수용성 양자점의 폴리메르캅토기 폴리머에서 유리되고, 결합되지 못한 메르캅토기 사이에 반응이 발생하는 것을 방지하기 위한 것으로서, 이로써 매 하나의 수용성 양자점을 가급적 독립 분산시키고, 한 곳에 집중되지 않기에, 즉, 수용성 양자점의 분산성이 더욱 증가되도록 한다. 물론, 실제 응용에 있어서, 기타 환원 보호제를 사용할 수도 있다.
구체적으로, 제1 온도는 50℃이고, 제1 소정 시간은 2시간이며, 제2 온도는 90℃이고, 제2 소정 시간은 2시간이다.
즉, 도 4에 도시된 바와 같이, 불활성 기체의 보호하에, 클로로포름에 용해된 유용성 양자점(예를 들면 525nm, 565nm, 650nm 상이한 방출 파장의 CdSe/ZnS, CdTd/CdSe, CdSe/CdS/ZnS 등 코어쉘 구조 양자점을 포함) 용액에 제조한 P-SH를 느리게 한 방울씩 첨가하고, 한 방울씩 첨가하면서 50℃ 온도에서 교반하고, 2시간 반응 후, 적정량의 물을 첨가하여 90℃까지 온도를 상승시켜 2시간동안 다시 교반 반응하며, 냉각 후 미량의 디티오트레이톨(Dithiothreitol, 약자는 DTT)을 첨가하고, 상층 수용액을 추출하고 수집하여, 수용성 양자점의 용액을 제조한다.
도 5를 참조하면, 도 5는 본 발명의 양자점 박막 제조 방법의 실시예의 흐름도이고, LBL 막 형성 방식은 특수한 기기를 필요로 하지 않기에, 상온 상압에서 실현할 수 있고, 아울러 막 두께를 제어할 수 있으며, 수용액에서 제조하여도 환경 오염이 발생하지 않는 등 장점이 있는 바, 본 실시예에서 사용한 것은 LBL 막 형성 방식이다. 상기 방법은 하기의 단계를 포함한다.
단계S201에 있어서, 서브스트레이트에 한 층의 유기 폴리머 박막을 커버하고, 유기 폴리머 박막은 전하를 띠고 있다.
단계S202에 있어서, 상기 수용성 양자점을 이용하여 기판의 유기 폴리머 박막에 제2 층의 양자점 박막을 형성하고, 여기서, 수용성 양자점은 유기 폴리머 박막과 상반되는 전하를 띠고 있다.
LBL 막 형성의 기본 원리는 레이어 바이 레이어 정전기를 이용하여 조립을 진행하는 것으로서, 다시 말하자면, 서로 인접한 두 층의 막 밴드는 상반되는 전하를 띠고, 이로써 레이어 바이 레이어 정전기 자가 조립을 실현할 수 있다. 따라서, 이 단계에 있어서, 상기 수용성 양자점을 이용할 시, 상기 수용성 양자점은 하나의 조건이 있는 바, 즉, 상기 수용성 양자점은 유기 폴리머 박막과 상반되는 전하를 띠고 있어야 한다. 전하를 띠지 않거나 또는 유기 폴리머 박막과 동일한 전하를 띠고 있는 수용성 양자점은, 본 발명의 양자점 박막 제조 방법에 적합하지 않다.
단계S203에 있어서, 제2 층 양자점 박막에서 순차적으로 다수 개의 층의 유기 폴리머 박막, 양자점 박막을 다시 구별하여, 다수 개의 층의 제어 가능한 복합 박막을 형성한다.
조립 횟수를 제어하는 것을 통해, 필요한 층수와 두께의 양자점 박막을 획득할 수 있다.
본 발명의 실시예는 기판에 한 층의 유기 폴리머 박막을 커버하고, 유기 폴리머 박막은 전하을 띠고 있으며; 상기의 수용성 양자점을 이용하여 기판의 유기 폴리머 박막에 제2층의 양자점 박막을 형성하고, 여기서, 수용성 양자점은 유기 폴리머 박막과 상반되는 전하를 띠고 있으며; 제2층의 양자점 박막에서 순차적으로 다수 개의 층의 유기 폴리머 박막, 양자점 박막을 다시 구별하여, 다수 개의 층의 제어 가능한 복합 박막을 형성한다. 유기 폴리머 박막과 상반되는 전하를 띠고 있는 수용성 양자점을 사용하기에, 상기 수용성 양자점은 물에 잘 용해될 수 있고, 고유 양자점의 광학 성능을 유지하며; 이 밖에, LBL 막 형성 방식을 사용하면, 특수 기기를 필요로 하지 않으며, 상온 상압에서 실현할 수 있고, 아울러 막 두께의 제어를 실현할 수 있으며, 수용액에서 제조하면 환경 오염이 발생하지 않는 등 장점이 있다.
여기서, 유기 폴리머 박막은 음전하를 띠고 있는 폴리스타이린설폰산나트륨 박막이고, 수용성 양자점은 양전하를 띤다.
구체적으로, 도 6에 도시된 바와 같이, 실시예에 있어서, 표면에 양전하를 띠고 있는 서브스트레이트를 폴리스타이린설폰산나트륨(Poly(sodium-p-styrenesulfonate), 약자는 PSS) 용액에 넣고 20분(min) 담근 후, 초순수 물로 세척하고, 질소 가스로 건조시켜, 한 층의 음전하를 띠고 있는 유기 폴리머 박막(200)으로 서브스트레이트(100)을 커버하도록 하고; 상기 서브스트레이트(100)를 이미 제조한 상기 수용성 양자점 용액에 20min 담그고, 초순수 물로 세척하고, 질소 가스로 건조시켜, 서브스트레이트(100)에 제1 층의 음전하를 띠고 있는 유기 폴리머 박막(200), 제2 층의 양전하를 띠고 있는 양자점 박막(300)이 각각 커버되도록 하며; 순차적으로 반복하면 PSS/P-QDs/PSS의 양자점 복합 박막을 얻을 수 있고, 조립 횟수를 제어하는 것을 통해, 필요한 층수와 두께의 양자점 박막을 획득할 수 있다.
상기 내용은 단지 본 발명의 실시예로서, 본 발명의 특허범위를 한정하기 위한 것이 아니며, 본 발명의 명세서 및 도면의 내용을 이용한 등가 동등한 구조 또는 동등한 흐름의 변환, 또는 기타 관련 기술분야에서의 직접적이거나 간접적인 응용은 모두 본 발명의 특허호보범위에 속한다.

Claims (9)

  1. 수용성 양자점의 제조 방법에 있어서,
    상기 방법은,
    유용성 양자점과 폴리메르캅토기 폴리머를 각각 제공하는 단계;
    불활성 기체의 보호하에, 상기 폴리메르캅토기 폴리머와 상기 유용성 양자점을 혼합 반응하여 리간드 교환을 진행하는 단계;
    적정량의 물을 첨가하고, 반응 후의 상층 수용액을 수집하여, 상기 수용성 양자점을 제조하는 단계; 를 포함하고,
    폴리메르캅토기 폴리머를 제공하는 상기 단계는,
    아미노기를 지닌 폴리머와 에피티오알칸을 무수 클로로포름에 용해하고, 제1 소정 조건하에 반응하여, 상기 폴리메르캅토기 폴리머를 획득하는 단계; 를 포함하고,
    불활성 기체의 보호하에, 상기 폴리메르캅토기 폴리머와 상기 유용성 양자점을 혼합 반응하여 리간드 교환을 진행하는 상기 단계는,
    불활성 기체의 보호하에, 상기 폴리메르캅토기 폴리머를 상기 유용성 양자점에 느리게 한 방울씩 첨가하고, 제1 온도에서 제1 소정 시간 반응시킨 후, 적정량의 물을 첨가하여 제2 온도까지 상승시켜 다시 제2 소정 시간을 반응하는 단계; 를 포함하며,
    반응 후의 상층 수용액을 수집하여, 상기 수용성 양자점을 제조하는 상기 단계는,
    냉각 후 미량의 디티오트레이톨을 첨가하고, 상층 수용액을 추출하고 수집하여, 상기 수용성 양자점을 제조하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 수용성 양자점의 제조 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 에피티오알칸은 에틸렌설파이드인 것을 특징으로 하는 수용성 양자점의 제조 방법.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 제1 소정 조건은 60℃에서, 자석 교반으로 10시간 반응하는 것을 특징으로 하는 수용성 양자점의 제조 방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 아미노기를 지닌 폴리머는 적어도 키토산, 폴리도마핀, 폴리에틸렌이민, 폴리리신 중의 한가지인 것을 특징으로 하는 수용성 양자점의 제조 방법.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 온도는 50℃이고, 상기 제1 소정 시간은 2 시간이며, 상기 제2 온도는 90℃이고, 상기 제2 소정 시간은 2 시간인 것을 특징으로 하는 수용성 양자점의 제조 방법.
  6. 상기 수용성 양자점의 양자점 주변에 결합된 리간드는 수용성의 폴리메르캅토기 폴리머이고, 상기 폴리메르캅토기 폴리머는 상기 폴리메르캅토기 폴리머의 다수개 메르캅토기를 통해 양자점의 주변에 결합되어, 상기 수용성 양자점을 형성하는 것을 특징으로 하는 수용성 양자점.
  7. 서브스트레이트에 한 층의 유기 폴리머 박막을 커버하고, 상기 유기 폴리머 박막은 전하를 띠고 있는 단계;
    제 6항에 따른 상기 수용성 양자점을 이용하여 상기 기판의 상기 유기 폴리머 박막에 제2 층의 양자점 박막을 형성하는 단계에서, 상기 수용성 양자점은 상기 유기 폴리머 박막과 상반되는 전하를 띠고 있는 형성 단계;
    상기 제2 층의 양자점 박막에서 순차적으로 다수 개의 층 유기 폴리머 박막, 양자점 박막을 다시 구별하여, 다수 개의 층의 제어 가능한 복합 박막을 형성하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 양자점 박막의 제조 방법.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 유기 폴리머 박막은 음전하를 띠고 있는 폴리스타이린설폰산나트륨 박막이고, 상기 수용성 양자점은 양전하를 띠고 있는 것을 특징으로 하는 양자점 박막의 제조 방법.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 수용성 양자점을 이용하여 상기 기판의 상기 유기 폴리머 박막에 제2 층의 양자점 박막을 형성하는 상기 단계는,
    표면에 양전하를 띠고 있는 서브스트레이트를 폴리스타이린설폰산나트륨 용액에 넣고 20 분 담근 후, 초순수 물로 세척하고, 질소 가스로 건조시켜, 한 층의 음전하를 띠고 있는 유기 폴리머 박막이 서브스트레이트를 커버하도록 하는 단계;
    상기 서브스트레이트를 이미 제조한 수용성 양자점 용액에 20 분 담그고, 초순수 물로 세척하고, 질소 가스로 건조시켜, 서브스트레이트에 각각 제1 층의 음전하를 띠고 있는 유기 폴리머 박막, 제2 층의 양전하를 띠고 있는 양자점 박막을 커버하도록 하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 양자점 박막의 제조 방법.
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