| 단분산 입자 제조 및 그 제어 가능한 자가 조립 기능성 디바이스 개발 | ||
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 최근, 중국과학원 허페이(合肥)물질과학연구원 고체물리연구소 마이크로나노기술·소자연구실의 리웨(李越) 연구원 프로젝트팀은 난징(南京)대학교 저우융(周勇) 교수와 협력하여 단분산 입자 제조 및 그 제어 가능한 자가 조립 기능성 디바이스 연구 분야에서 새로운 성과를 거두었다. 관련 연구 성과는 와일리(John Wiley & Sons) 출판사의 “Advanced Materials Interfaces, 2015, 2, 1500167”에 게재되었다. 단분산 마이크로 나노 입자는 균일한 형태와 크기를 갖고 있기에 재료의 형태 및 크기 의존성 물성을 연구하는 분야에서 중요한 작용이 있다. 동시에 이러한 단분산 구조는 또한 거시적 기능의 마이크로 나노 입자를 질서정연한 배열로 조립하는 이상적인 구축 유닛이다. 단분산 마이크로 나노 입자가 자가 조립되어 형성된 박막은 불규칙 형태 입자 박막에 비하여 더욱 양호한 구조 반복성과 우수한 기능 안정성을 갖고 있다. 그러므로 단분산 마이크로 나노 입자의 합성과 조립은 줄곧 재료과학 연구 분야의 관심사로 되고 있다. 최근에 과학자들은 랭뮤어-블로젯법(Langmuir-Blodgett, LB), 스핀코팅법(spin coating method), 수직 침적법, 물/기름 인터페이스 어셈블리 방법 등 다양한 방법을 단분산 입자의 자가 조립 과정에 이용하여 다양한 형태의 구조 배열, 3차원 슈퍼 구조 등을 획득하였다. 전통적인 식각법 기반의 마이크로 나노 가공 기술에 비하여 상술한 자가 조립 방법으로 나노 구조 배열 박막을 제조하는 방법은 제조 원가를 대폭 줄일 수 있기에 아주 우수한 실용성을 갖고 있다. 그러나 해당 자가 조립 방법은 장단점 및 한계성이 있다. 해당 연구팀은 먼저 오염화니오브와 티오바르비툴산(TBA)을 원료로 하고, 1단계 수열법으로 단분산 Nb2O5 마이크로스피어(microsphere)를 합성하였다. 다음으로 n-부틸알코올 보조적 기체/물 인터페이스 어셈블리 방법으로 신속하게(약 3분) 대면적(제곱센티미터급)의 균일하고도 밀집하게 배열된 단층 Nb2O5 마이크로스피어 박막을 획득하였다. 또한 층층이 쌓이는 방식을 통하여 해당 방법으로 층수 제어 가능한 박막을 제조할 수 있다. 이 박막이 기체에 대한 감지 성능을 한층 높이기 위해 연구팀은 기체/용액 인터페이스 어셈블리 방법을 개발하여 금속염(M) 용액의 인터페이스 위치에서 Nb2O5마이크로스피어 박막을 조립한 후 기체 민감성 기질에 전이시켜 어닐링 처리를 거쳐 MOx/Nb2O5마이크로스피어 복합 박막을 제조하였다. 그리고 용액 성분 조절을 통하여 다양한 종류의 금속산화물/Nb2O5 마이크로스피어 이질 구조 박막을 제조하였다. 연구 결과, 획득한 In2O3/Nb2O5 이질 구조 배열은 비교적 양호한 기체 민감 성능을 나타내여 고성능 이질 구조 디바이스의 설계 개발에 새로운 아이디어를 제공하였다. 정보출처 : http://www.cas.cn/syky/201507/t20150727_4404303.shtml |
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