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이온액체 중에서 스퍼터링에 의한 나노입자의 합성과 활용

전문가 제언: ○ 요즈음, 새로운 환경조화형의 용매로서 이온성 액체(Ionic liquids)가 주목되고 있다. 이온성 액체는 양이온(Cation)과 음이온(Anion)으로 형성되는 염류(Salts)로서, 이것은 식염 등의 무기염과는 다르며 실온부근에서도 액체 상태를 유지하는 용융염이다. 이온성 액체의 일반적인 특징은 종래의 분자성 유기용매에 비해서 난연성이고, 액체임에도 불구하고 증기압이 없는 것 등을 들 수 있다.

○ 스퍼터링(Sputtering)은 진공 중에서 불활성 기체(주로 Ar, Kr, Xe 등)의 글로우 방전(Glow discharge)으로 양이온들이 음극 바이어스 된 타깃(Target)에 충돌하게 함으로써 운동량의 전달에 의하여 타깃의 원자가 방출되도록 하는 방법이다. 스퍼터링과 함께 반응성 가스(NH3, CH4, C2H2 등)를 도입하면 반응성 가스분자들도 함께 이온화 되고 활성화 되어서 스퍼터링 된 원자들과 반응하여 질화물, 탄화물 등의 박막을 형성한다. 이와 같은 공정을 반응성 스퍼터링이라고 말한다.

○ 금속 나노입자의 극히 일반적인 합성법은 금속이온의 화학환원이지만, 이 경우 금속이온이 환원되는 용이성과 다르기 때문에, 이종금속이온을 동시에 같은 정도의 속도로서 환원시키는 것은 어려운 점이 많다. 따라서 각각의 나노입자 혼합물이 생성되기도 하고, 코어-셀 구조가 형성되기도 하는 다양한 상황으로 된다. 스퍼터에 의한 합금 나노입자의 합성은, 이와 같은 이종금속 특성의 차이를 고려하지 않아도 좋기 때문에, 상당히 간편하게 합금 나노입자를 합성할 수 있는 장점이 있다.

○ 금속 나노입자를 이용한 소자에 있어서는, 기존의 기술로서 제조된 벌크 소자들로서는 구현하기 어려웠던 고효율의 빛, 전자, 광전자, 전자소자, 바이오 활성분자, 검출소자나 촉매 등을 제조할 때 응용할 수 있기 때문에, 전 세계적으로 합성이나 특성에 관한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 현재, 우리나라에서도 기초과학연구원 나노입자연구단을 비롯한 많은 연구자들에 의하여 금속 나노입자의 제조방법과 용용 등이 연구되고 있기 때문에, 앞으로 많은 연구 성과가 있을 것으로 기대된다.

저자: KUWABATA Susumu, TORIMOTO Tsukasa
자료유형: 학술정보