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탄소점-Eu3+-이온젤 모노리스와 백색광

전문가 제언: ○ 차세대 발광소재로서의 탄소 점(carbon dots, CDs)에 대한 연구는 광발광(photoluminescence, PL)의 양자 수율이 높은 CD의 합성법 및 PL의 색상 변조로 크게 나눌수 있다. CD의 입자 크기와 함께 CD 표면의 기능화에 따라 PL의 색상이 결정됨으로 표면 기능화와 연계된 합성법은 매우 중요하다. 일반적으로 CD 발광의 양자 수율을 향상시키기 위하여 CD에 N, S 원자 등을 도핑 하거나, CD 표면을 기능화 한다. 양자 수율은 사용한 전구체 및 CD 표면에 결합하는 유기 화합물의 기능기에 따라 크게 영향을 받기 때문에 전구체의 선택은 매우 중요하다.

○ 양자수율과 함께 중요한 이슈는 CD로부터 백색광의 구현이다. PL의 색상이 다른 CD들의 조합이라든지 형광성 매질과의 조합 등에 의해 백색광을 구현하고 있다. 이 두 방법 모두 복잡한 실험과정이 요구된다. 특히, 후자의 경우 형광성 매질의 선택은 매우 제한적이다. 백색광 발현의 또 다른 방법으로서는 CD의 고유한 PL 색상에 보조 발광체의 PL 색상을 조합하여 백색광을 구현하는 것이다. 즉, 투명성 매질에 두 발광체를 혼입하여 백색광을 발현하는 방법이다.

○ 국내에서는 소수의 연구팀에 의해 고 발광성 CD의 합성 및 합성법에 따른 PL 특성에 대한 연구가 이뤄지고 있다. 대표적으로 포항공대의 이시우 연구팀, 울산 과기대의 김병수 연구팀, 전북대학교의 김학용 연구팀 등에 의해 수행되고 있다. 하지만, CD로부터의 백색광 방출에 대한 연구는 아직 진행되지 않고 있다.

○ CD의 담체로서 이온젤은 매우 매력적이다. 이온젤은 실리카 네트워크에 나노 크기의 동공을 가지고 있다. 이 동공은 나노 크기의 CD에 대하여 적절한 공간을 제공함으로서 CD의 뭉침에 따른 PL의 소광을 방지하는 특징을 제공한다. CD의 발광은 적색 부분에 매우 취약하다. 이를 해결하기 선택한 Eu3+ 착물은 매우 독특한 적색 발광을 방출한다. 광 흡수도가 높은 리간드를 선택하면 리간드로부터 Eu3+ 이온으로의 에너지 전달이 일어나 양자수율이 높은 감광성 적색 발광을 방출한다. 따라서 이온젤 담체를 이용한 CD에 대한 연구는 응용분야에서 매우 각광을 받을 것으로 기대된다.

저자: Bin Dai, Degang Deng, Hua Yu, Lei Lei, Yinyan Li, Chenxia Li, Shiqing Xu
자료유형: 니즈학술정보