백색발광 투명 실리카글라스의 제조(White Light Emission from Transparent Silica Glass Prepared from Nanometer-Sized Silica Particles)

전문가 제언

□ 실리카겔을 열처리하여 실리카글라스를 만드는 프로세스는 알콕시드의 가수 분해 반응에 의해 생긴 졸을 적당히 건조하면 내부에 미세한 가공과 함께 수분, 알코올, 유기물 등이 존재하는 실리카 겔이 생성된다. 이것을 가열하면 내부의 수분, 알코올, 유기물들이 휘발되면서 겔의 중축합반응이 일어나고 SiO2 성분들과 네트워크 결합이 일어나게 된다.

□ 실리카겔의 제조는 실리카 졸중의 매우 작은 비정질 실리카 일차 입자가 표면 실라놀 기의 분자 간 탈수축합에 의해 이차 응집체를 형성하고 이것이 반복되어 삼차원 네트워크를 형성함으로써 얻어진다. 일차 입자의 응집체 중에 접촉 입자 사이에는 매우 작은 마이크로 기공이 존재하고 이차 입자 사이에는 마크로 기공이 존재하며 이 세공들이 실리카겔을 방습재로 사용할 수 있도록 한다.

□ 화학 조성이 SiO2로 표시되는 실리카 광물은 천연으로는 석영, 트리디마이트, 크리스토벨라이트 코자이트, 스티쇼바이이트 등으로 산출된다. 1기압에서 석영은 867℃까지 안정하고 트리디마이트는 867℃에서 1470℃까지 크리스토 벨라이트는 1470℃에서 용융점인 1713℃까지 안정하다. 이 세 종류의 실리카 광물은 고온형과 저온형이 있으며 석영의 고온형 저온형 전이는 1기압 573℃에서 일어난다.

□ 실리카 구조의 전자 구조는 SiO4 사면체의 전자 구조에 의해 거의 결정된다. 그래서 같은 구조 유닛을 가진 실리카 결정과 실리카 글라스의 전자 구조는 대단히 비슷하고 광학 특성도 유사한 점이 많다. 그러나 결함에 대해서 조사하면 실리카 글라스에서는 실리카 결정에 없는 특유의 결함 구조가 존재하며 특히 실리카 글라스 표면에는 결함 구조가 대단히 많이 존재하는 것으로 알려졌다.

□ 본고에서는 이러한 글라스 표면의 결함 구조에 대한 전자 여기 과정을 이용하여 새로운 가시(백색)발광 재료의 제조에 대해서 설명하고 있다. 나노 사이즈의 고순도 아모르파스 실리카인 퓸드 실리카(fumed silica)를 고상으로 소결하여 투명한 벌크 실리카 글라스를 제조하였으며 이 실리카 글라스는 5eV 정도의 에너지를 가진 자외선 여기에 의해 백색 발광하였다. 이 결과는 미세 구조 제어에 의한 실리카 글라스로 새로운 물성을 나타낼 수 있음을 보여주며 이를 계기로 향후 실리카 글라스의 광(光) 물성과 전자 물성에 대한 기술 개발을 기대해 본다.

저자

Takashi Uchino

자료유형

원문언어

일어

기업산업분류

화학·화공

연도

2004

권(호)

55(9)

잡지명

화학공업(A022)

과학기술
표준분류

화학·화공

페이지

692~696

분석자

오*섭

분석물

• 백색 발광 투명 실리카글라스의 제조.pdf [184,476 byte]

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