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다양한 색상을 방출하는 완벽하게 ....

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글쓴이 최고관리자 등록일 13-05-14 11:51
조회 531

    미국 연구진은 다양한 색상을 방출할 수 있는 도핑된 양자점을 만들 수 있는 새로운 방법을 개발했다.

    양자점은 염료 제조, 바이오이미징(bioimaging), 태양 에너지 생산 등과 같은 분야에 매우 유용하게 적용될 수 있는 독특한 광학적 및 전기적 성질을 가진 매우 작은 나노결정이다. 일리노이즈 대학(University of Illinois at Chicago)의 연구진은 4개의 구리 이온들을 양자점에 도입할 수 있는 새로운 방법을 개발했다.

    소위 도핑이라고 불리는 “게스트” 이온의 도입은 양자점의 광학적 성질을 미세하게 조절하고 획기적인 색깔을 생성할 수 있는 가능성을 열어준다.

    결정도가 완벽하게 될 때, 양자점은 어떤 사람도 기대하지 않았던 새로운 역할을 수행한다. 그들은 매우 큰 방출성을 가지고, 세계 최고의 염료가 될 수 있게 한다고 이 연구의 주 연구자인 일리노이즈 대학의 조교수인 Preston Snee가 말했다. 이 연구결과는 저널 ACS Nano에 게재되었다. 결정 격자 속에 게스트 이온을 결합하는 것은 매우 도전적인 문제가 될 수 있다.

    연구진은 각 양자점이 4개의 구리 이온을 포함하는 CdSe 양자점을 합성할 수 있는 방법을 제시했다. 이런 합성은 클러스터-시드(cluster-seed) 방법의 파생물로 형성되는데, 유기 금속 클러스터는 양자점을 위한 핵생성 센터(center)로서 활용된다. 따라서 이번 연구진은 클러스터 시드로서 [Na(H2O)3]2[Cu4(SPh)6]을 사용하였고 CdSe 양자점 속에 4개의 구리 이온들을 도핑했다. 제어된 도핑은 구리 K-edge에서 X-선 분광기, 특히 XANES와 EXAFS로 연구진이 게스트 이온의 광물리적 성질을 관찰할 수 있게 하였다. 이러한 데이터는 구리가 광여기된 CdSe 양자점에서 전자와 홀을 수집할 수 있다는 것을 보여준다. 도펀트가 산화될 때, 광발광은 중단되고, 구리 이온은 CdSe 기질 속으로 이동되는데, 이것은 방출 상태로의 회귀를 보여준다.

    각 양자점 속의 이온 수를 제어하는 것은 힘든 일이다. 게스트 이온의 평균 수를 제어하는 것만으로 최적의 전기적 및 광학적 성질을 가진 양자점을 생성할 수 없을 것이다. 연구진은 각각 4 개의 구리 이온이 완벽하게 도핑된 양자점을 생성할 수 있는 방법을 개발했다. 연구진은 이런 방법이 다른 게스트 이온에서도 적용되어서 동일한 결과를 도출할 것이라고 믿고 있다.

    이것은 도핑된 양자점 시스템의 어레이를 조사할 수 있는 기회를 열어 줄 것이다. 이 연구결과는 저널 ACS Nano에 “Cluster-Seeded Synthesis of Doped CdSe:Cu4 Quantum Dots”라는 제목으로 게재되었다(DOI: 10.1021/nn305697q).

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