초 발광양자수율의 탄소 점

전문가 제언

○ 탄소 점(carbon dots, CDs)의 독특한 광발광(photoluminescence, PL) 특성이 발견되면서 기존의 반도체형 양자점을 대체할 수 있는 새로운 발광체로 인식되면서 이에 대한 많은 연구 결과들이 발표되고 있다. 연구의 경향은 합성법에 따른 CD의 PL 특성 규명과 제조한 CD의 광전자 디바이스, 바이오 이미징, 센서 등과 같은 분야로의 활용으로 볼 수 있다. 하지만, 아직까지도 CD의 합성과 이에 따른 PL 특성연구는 기초 단계에 놓여있다.

 

○ CD의 합성법은 크게 top-down (하향식) 및 bottom-up (상향식) 접근법으로 나눌 수 있다. 아크-방전, 전기화학적 산화, 레이저 삭막 등이 전자에 해당된다. 하지만 비싼 실험 장비가 필요하며, 균일한 크기의 CD 제조가 어렵기 때문에 현재 일부 제한적으로 활용되고 있다. 반면, 수열법, 열분해법, 초음파법, 산 탈수소화 반응 등이 후자에 해당되며, 다양한 전구체들이 사용가능하고 CD 입자의 균일성이 확보된다는 장점을 가지고 있다. 이들 방법 중에서 one-step으로 제조할 수 있는 수열법과 마이크로파 이용 열분해법이 많이 활용되고 있다.

 

○ 국내에서는 고 발광성 CD의 합성 및 합성법에 따른 PL 특성에 대한 연구가 소수의 연구팀에 의해 진행되고 있다. 대표적으로 포항공대의 이시우 연구팀, 울산 과기대의 김병수 연구팀, 전북대학교의 김학용 연구팀 등에 의해 수행되고 있다.

 

○ CD 발광의 양자수율을 향상시키기 위하여 CD에 N, S 원자 등을 도핑 하거나, CD 표면을 기능화 한다. 양자수율은 사용한 전구체 및 표면에 결합하는 유기 화합물의 기능기에 따라 크게 영향을 받는다. 현재까지 구연산과 에틸렌디아민으로부터 합성한 N이 도핑된 CD의 경우, 최대의 양자수율 (80%)이 측정되었다. 하지만 N의 전구체를 OH기를 가진 tris(hydroxymethyl)aminomethane를 사용하면 양자수율은 거의 100%로 증가하였다.

 

○ 지금까지 PL의 양자수율은 수용액 상태의 결과들이며, 앞으로 CD를 응용하기 위해서는 분말 상태에서의 PL 특성 연구로 확대되어야한다.

저자

Yongqiang Zhang, Xingyuan Liu, Yi Fan, Xiaoyang Guo, Lei Zhou, Ying Lv, Jie Lin

자료유형

니즈학술정보

원문언어

영어

기업산업분류

화학·화공

연도

2016

권(호)

8()

잡지명

Nanoscale

과학기술
표준분류

화학·화공

페이지

15281~15287

분석자

강*길

분석물

• 초발광 양자수율의 탄소점.pdf [466,198 byte]

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