초록 ▼

본 연구에서는 나노크기의 직경을 갖고 광학적,구조적,전기적,자기적으로 매우 흥미로운 특성을 나타내는 산화 실리콘 나노튜브 （MCM）와 MCM 내 삽입된 양자 입 자 및 탄소나노튜브 （CNT) , CNT 유도체 등을 제조하고 이들의 다양한 양자 특성들 에 대한 연구를 수행하였다．
구경크기가 나노미터 영역에서 자유롭게 조절되는 실리카 또는 알루미나 나노튜브 물질 （MCM, SBA, AAO） 을 주형으로 사용하여 광학적,구조적，전기적， 자기적으로 기 능성이 우수한 무기 및 유기화합물을 나노튜브 내에 도입함으로서 정렬된 나노구조 복합

본 연구에서는 나노크기의 직경을 갖고 광학적,구조적,전기적,자기적으로 매우 흥미로운 특성을 나타내는 산화 실리콘 나노튜브 （MCM）와 MCM 내 삽입된 양자 입 자 및 탄소나노튜브 （CNT) , CNT 유도체 등을 제조하고 이들의 다양한 양자 특성들 에 대한 연구를 수행하였다．
구경크기가 나노미터 영역에서 자유롭게 조절되는 실리카 또는 알루미나 나노튜브 물질 （MCM, SBA, AAO） 을 주형으로 사용하여 광학적,구조적，전기적， 자기적으로 기 능성이 우수한 무기 및 유기화합물을 나노튜브 내에 도입함으로서 정렬된 나노구조 복합체 및 나노도선을 제조하였다．그리고 레이저 용발기술 및 CVD 방법을 이용하여 탄소나노튜브를 대량 제조할 수 있는 반응의 최적화 연구와 이들 탄소나노튜브의 화 학적 개질 반응,그리고 낮은 구동 전압을 갖는 FED 용 전자 발생 원으로 모판 배 열 의 탄소나노튜브 배열을 제작하였다． 또한， 나노구조체의 물성을 보다 심도있게 이해 하기 위하여 고성능 이온트랩 질량분석장치를 이용하여 단일 나노입자의 질량 및 전 하 상대를 규명하고 동력학적 거동을 연구하였으며， ab initio 양자 게산법을 이용하 여 기능성 유기 화합물에 대한 구조적， 에너지적 특성을 이론적으로 연구하였다．
구경크기가 2~10nm로 조절 · 제어되는 실리카 MCM 및 SBA 나노튜브 물질을 주 형으로 사용하여 광기능성이 우수한 신기능성 전이금속 칼코겐 자성 반도체 화합물 및 광반도체 （CdS, Cdse, ZnS) , 그리고 강자성체 （Ni, Co, T- F03) 나노입자를 도입함 으로서 열적，구조적으로 안정한 나노복합체를 제조하였다． 보다 큰 구경크기 （10, 30Onm） 를 갖는 산화 알루미늄 （AAO) 나노튜브 멤브레인을 주형으로하여 다양한 형대 의 무기화합물 （Agl, Pt, Pd, Au, Ni, $(SiO_2)$, F$(e_3O_4)$, 다공성 실리카） 및 유기화합물 (pyrene, POPOP, 액정 분자） 나노도선을 제조할 수 있었으며， AAO를 리플리케이션 마스터로 사용하여 대면적의 고분자 나노렌즈나 나노막대들이 균일하게 배열된 대면 적의 고분자 나노구조체 박막을 구현하였다． 이들 나노구조 복합체의 광학적， 자기적 특성 연구로부터 나노구조체의 크기 및 주형 물질의 나노구경 크기 조절로 광기능성 및 자성체 특성 이 조절· 제어 됨을 확인하였다． 탄소나노튜브 연구에서는 레이저 용발기술 및 CVD 방법을 이용하여 단일막 탄소 나노튜브를 대량 제조할 수 있는 최적화된 조건을 확립하였고， 탄소나노튜브의 수직 배항 및 성장 거동을 규명하였으며， CVD 방법으로 구현된 모판 배열의 탄소나노튜브 배열은 우수한 전게 방출 특성을 보였다． 더나아가 제조된 탄소나노튜브에 다양한 화 학적 요소를 부여하기 위하여 화학적 개질 반응을 수행하였으며， 변화된 CVD 및 화 학적 방법을 통하여 금속 칼코겐 화합물 나노 도선의 제조에도 기여 하였다． 또한 제 작된 고성능 이온트랩 질량분석장치를 활용하여 다양한 크기 영역에서의 실리카 및 고분자 나노입자의 질량 대 전하비를 규명하므로서 나노입자의 동력학적 거동 및 주 변 분자와의 상호작용에 관한 정보를 제공하였으며， ab initio 양자 게산법을 이용하 여 기능성 유기 화합물에 대한 구조적， 에너지적 정보를 이론적으로 규명하였다．

Abstract ▼

This study has accomphshed the multifaceted research program which combines (1) syntl1eses of multifunctional silicon oxide nanotllbes (MCM) , carbon nanotllbes (CNT) and their dehvatives with and without the inserted qualltllm particles; (2) spectroscopy on their structural, electrical, magnetic, a

This study has accomphshed the multifaceted research program which combines (1) syntl1eses of multifunctional silicon oxide nanotllbes (MCM) , carbon nanotllbes (CNT) and their dehvatives with and without the inserted qualltllm particles; (2) spectroscopy on their structural, electrical, magnetic, and optical properties, and their Elpphcations as qualltllm devices.
The pore-size colltrolled nanOt11bular materials (MCM, SBA, and AAO) were utihzed, as host materials, for the fabhcation of inorganic and organic nano- cOITlposites and patterned nano－arrays which exhibit optically, structurally, magnetically excelfent properties. The laser , 7Elpohzation techniqlle and chemical VElpor deposition metliod were Elpphed, with the optimized reaction conditions, to the mass production of the single walfed carbon nanotllbe and the vertically aligned carbon nanotllbes that can be utilized as electron emitting device. Furthermore, single nanoparticle ioll trElp device was assembed to investiuate The charge to mass ratio and dynamic behavior of the nanoparticles, and the high fevel a b initio qualltllm calculation was conducted to elucidate the struCtural and spectroscopic information of the functional organic systems.
Sihceous MCM and SBA nanotllbular matehals with the pore size of Z, IOnm were utilized to The fabhcation of the various nanocomposites including the functional magneto- sehaconductors (transition metal chalcogenides) , the sehacon- ductors (CdS, Cdse, and ZnS) , and the ferromagnets (Ni, Co, and T-F$(e_3O_4)$． High quality anodic aluhanum oxide (AAO) with the cOlltrollable pore diameter in 10, 300nm was used as a template to prepare the , 7arious nanocOITlposites and沁r nanowires of the inorganic materials (Agl, Pt, Pd, Au, Ni, $(SiO_2)$, F$(e_3O_4)$, and porous sihca) , organic compounds (pyrene, POPOP, and hquld crystal) . A non- litliogr叩hic rOllte to fabhcate , 7arious nanostruCtured films was eXp1Ored by utilizing the nanorous AAO as a rephcation master, which resulted in the multiple copies of two- dimensional (2D) vast arrays of nanoembosses (or nanolenses) and nanorods. The optical and magnetic properties could be cO11trolled by Elpplying the size cOlltrol of the guest particle and the utilized hosts. The laser , 7ElpohzatiO11 technique and chemical , 7Elpor depositin metliod provided high yield and mass productions of single- walfed carbon nanotllbes. The well- aligned carbon nanotllbe a1Tays were obtained by thermal CVD metliod on nanoparticle catalysts deposited by pulsed laser deposition (PLD) on The si substrate, which showed excelfent electron emitting behavior with a large cllrrent density. The developed chemical and physical techniques were alsO Elpphed to the chemical modification of the carbon nanotllbe and the growing of the metal chalcogenide nanowires and nanotllbes. The single nanoparticle iOll trElp device was apphed to investiuate The charge to mass ratio, the dynamic behavior of the nanoparticles, and the interactions with the sllrrounding molecules. The molecular struCtures and spectroscopic properties for the model organic systems were also investigated by using high fevel a b initio qllalltllm mechanical techniques with large basis sets.

목차 Contents

• Ⅰ. 연구계획 요약문...3
• 1. 국문요약문...3
• Ⅱ . 연구결과 요약문...4
• 1. 국문요약문...4
• 2. 영문요약문...5
• Ⅲ . 연구내용...6
• 1. 서론...6
• 2. 연구방법 및 이론...11
• 3. 결과 및 고찰...26
• 4. 결론...98
• 5. 인용문헌...101