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단일 나노크기 구리 나노입자의 무보호제 용액합성

전문가 제언: ○ 프린티드 · 일렉트로닉스 기술이란 마치 신문이나 잡지를 인쇄하는 것처럼 대량 고속으로 전자부품, 전자디바이스를 제조하는 차세대 신기술이다. 이 기술은 프린트 배선판 등의 회로패턴을 형성하기 위한 주요 재료라고 할 수 있는 재료가 금속 나노잉크(metalic nano-ink)이다. 금속 나노잉크는 금속 나노입자를 용매에 분산시킨 잉크이다. 금속 나노잉크를 가열하면 용매가 증발과 함께 표면 보호제 분해가 일어나고, 금속 나노입자의 소결(sintering), 벌크체로 계속 성장된다.

○ 현재, 은 나노입자를 분산한 은 나노잉크의 연구개발이 진행되고 있다. 그러나 은 산화에 의한 배선의 결락, 코스트 등이 높아서 더 저 코스트인 동의 나노입자가 주목받고 있다. 이 기고는 분산제를 첨가하지 않고(프리)하에 합성되는 단일 나노크기의 동 나노입자의 합성법에 관해서 염기 폴리올법과 DMF 환원법을 중심으로 소개하였다.

○ 염기 폴리올법에 기반 한 이 합성법에서는 약 2nm라는 단일 나노크기이면서, 동 나노입자는 산화가 억제되고 185℃ 저온가열에 의해서 동 입자 간에 금속 접합하는 특징을 갖고 있다. DMF 환원법에 의해서 분산제 첨가 없이 합성된 약 2nm 동 나노입자는 DMF 용매제거가 비교적 용이하다. 현재, 이 합성법은 1mM이하 희박한 동 이온 농도에서만 동 나노입자를 합성할 수 있다. 따라서 동 나노입자가 대량으로 필요로 하는 동 나노잉크로서 응용은 실현되지 않아 앞으로 과제로 남아있다.

○ 현재, 미해결된 동 나노입자의 나노잉크 재료로서 적용하기 위해서는 동 나노입자의 대량합성기술과 최적 소성온도, 소결 후 저항치의 평가기술, 나노잉크를 사용한 금속배선설계 등의 극복을 위한 저온기재용 단일 나노크기의 기반응용 연구가 국내에서도 필요하다.

○ 분산제를 첨가하지 않고 합성된 금속 나노입자는 그 특징을 살려서 전자재료만 아닌 합성촉매, 전극촉매, 금속 나노입자를 사용한 고감도 감지 등의 타 분야에서 응용도 기대된다. 또한, 최근에 Mimaki co.의 국제공개특허(WO2012/057205)가 금속 나노입자나 금속이온에 유래하는 특성이 부여된 수성잉크 제조가 국내에도 공개되었다.

저자: Hideya KAWASAKI et al.
자료유형: 학술정보