보고서 정보
| 주관연구기관 |
인하대학교
InHa University |
| 연구책임자 |
이민백
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| 보고서유형 | 최종보고서 |
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| 발행국가 | 대한민국 |
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| 언어 |
한국어
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| 발행년월 | 2017-07 |
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| 과제시작연도 |
2016 |
| 주관부처 |
과학기술정보통신부
Ministry of Science and ICT |
| 등록번호 |
TRKO201800003581 |
| 과제고유번호 |
1711040492 |
| 사업명 |
개인연구지원 |
| DB 구축일자 |
2018-04-28
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| 키워드 |
나노 대전.나노 물질.전자 구조.표면 에너지 레벨.신재생 에너지.정전기 유도.나노 발전기.원자탐침현미경.표면처리.Triboelectricifcation.Nanomaterial.Electronic structure.Renewable Energy.Induction of static electricity.Atom Force microscope.Surface treatment.Nanogenerator.Energy State.
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| DOI |
https://doi.org/10.23000/TRKO201800003581 |
초록
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연구의 목적 및 내용
본 연구의 목표를 달성하기 위해서는 나노 물질 구현, 실험분석(전자 에너지 준위, 상태 밀도), 분석 연구 수행한다. 나노 스케일 대전 현상의 측정을 위해 원자 탐침 현미경 활용 기술과 광/전자 분광 기술을 이용하고, 이론적 검증을 통한 신뢰성 증대를 위한 전산모사를 수행하였다. 특히 본 과제의 성공적인 수행을 위해 아래의 세부 연구 방법과 절차를 활용하여 진행하였다. 추진 절차: 나노 구조 대전체 성장 → 전자구조 실험 분석 및 전자 에너지 준위 이론 계산 → 메커니즘 규명 및 응용 분야 제시
연구의 목적 및 내용
본 연구의 목표를 달성하기 위해서는 나노 물질 구현, 실험분석(전자 에너지 준위, 상태 밀도), 분석 연구 수행한다. 나노 스케일 대전 현상의 측정을 위해 원자 탐침 현미경 활용 기술과 광/전자 분광 기술을 이용하고, 이론적 검증을 통한 신뢰성 증대를 위한 전산모사를 수행하였다. 특히 본 과제의 성공적인 수행을 위해 아래의 세부 연구 방법과 절차를 활용하여 진행하였다. 추진 절차: 나노 구조 대전체 성장 → 전자구조 실험 분석 및 전자 에너지 준위 이론 계산 → 메커니즘 규명 및 응용 분야 제시
연구결과
나노 정전기 대전 근본 원리를 활용한 응용 원천기술 확보: 앞서 진행된 연구를 바탕으로 향후 응용될 나노 발전 원천기술을 확보하고, 나노 대전 새로운 응용을 데모: 국소 포텐셜 패터닝, 총 3년간의 결과를 통합하고 나노 대전의 메커니즘 최종적 규명하였다. 세부적으로 아래와 같다.
양극/음극용 나노 구조체 개발: 나노구조체 개발 결과 (선택적 마스크+ 건식 에칭 기술을 활용)음극용 대전체는 선택적 식각, 마이크로 컨택 프린팅, 나노 임프린팅과 같은 기술을 이용하여 나노 구조체를 제작하였다. 이러한 대면적 폴리머 나노선들은 본 연구의 소자응용에 활용될 수 있음을 보였다. 이외에도 그래핀 전극을 이용하여 마찰 대전특성을 분석하였다.
표면처리를 활용하여 나노대전체 전자물성 조작: 본 사업에서 제안한 것과 같이 SAM(self-assembed Monolayer)를 활용하여 전자 물성 조작할 수 있는데, 대전 특성은 표면 물성에 의해 결정되므로 나노 대전체의 물리적인 특성, 즉 표면 대전 농도 (Surface Charge Density), 대전 지속성(Life-time), 구조적 안정성(durability) 등을 조작하기 위해, 나노 물질의 표면처리 연구를 SAM(Self-assembled Monolayer)등을 활용하여 진행하였다. C(carbon)-nylon에 PEIE(polyethylenimine ethoxylated) 를 코팅한 후 광분석방법인 UPS(Ultraviolet photoelectron spectroscopy)를 이용하여 일함수를 측정하였다. 코팅 후에는 일함수가 작아져 전자이동 경향성이 달라짐을 보였다. 위 결과는 SCI저널에 투고하였으며, 더불어 압전물질과 정전기 대전 물질의 복합구조도 보고하였다.
표면 전자 물성 측정 (원자탐침현미경 활용기술): 표면 전하 특성 측정을 위한 원자탐침 현미경 응용기술(SKPM, Scanning Kelvin Probe Microscopy): 원자 탐침 현미경의 응용기술을 활용하여 나노 구조물의 표면 전하특성을 측정할 수 있게 되었다. 이 중 주사형켈빈 프로브 현미경 (SKPM) 의 경우, 시료 표면과 원자탐침사이의 쿨롱 힘을 사용하여 표면의 전기적 특성을 측정하는데 용이하여 제작 샘플의 표면의 일함수를 측정도 가능케되어 본 연구에 활용하고 추후 연구에도 지속적으로 활용할 것이다.
연구결과의 활용계획
3년간 결과를 이어받아 계속적으로 나노 마찰 대전현상의 기초연구 뿐 아니라 응용연구도 수행하여 논문투고와 국내 연구환경 개발에 지속적으로 기여할 계획이다 나노 마찰 대전 기초연구로 해당 기술의 최적화 물질과 구조를 설계하고 경제적인 물질을 기반하여 대용량 응용소자를 개발하고자 한다. 청정 에너지 수집 기술로 성장, 발전시키고자 노력할 것이며, 본 연구 개발 과정에 참여하는 배출되는 인력들은 나노 스케일 물리 지식과 실험을 수행하여 미래 사회에 요구되는 전문 인력으로 활동할 수 있도록 할 것이다.
(출처 : 요약문 4p)
Abstract
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Purpose& contents
In order to achieve the goal of this research, we will implement nanomaterials implementation, experimental analysis (electronic energy level, state density), analytical research. In order to measure nanoscale electrification phenomenon, computer simulation was carried out to im
Purpose& contents
In order to achieve the goal of this research, we will implement nanomaterials implementation, experimental analysis (electronic energy level, state density), analytical research. In order to measure nanoscale electrification phenomenon, computer simulation was carried out to improve reliability through theoretical verification by using atom probe microscope application technology and photo / electron spectroscopic technique. In particular, we conducted the following detailed research method and procedure in order to carry out this task successfully. Propulsion Procedure: Overall Growth of Nanostructures → Electronic Structural Experimental Analysis and Theoretical Calculation of Electron Energy Levels → Mechanism Elucidation and Application Field Presentation
Result
Securing Application Sources Technique Utilizing the Nanostatic Charging Principle: Prior to conducting research, based on research, securing source technologies for nanofowder source applications to be applied in the future, demonstrating nano war new applications: local potential patterning, We integrated the results for a total of three years and found out the final mechanism of Nano Daejeon. Specifically, it is as follows.
Development of anode / cathode nanostructures: Results of development of nanostructures (utilizing option mask + dry etching technology) The whole for cathode uses technologies such as optional etching, microcontact printing, nanoimprinting To prepare a nanostructure. We showed that these large-area polymers and routes can be utilized in the device application of this research. In addition, the triboelectric charging characteristics were analyzed using graphene electrodes.
By using surface treatment, manipulating perfect electronic properties of nano: As proposed in this project, we can manipulate electronic properties using SAM (self-assembed monolayer), competition characteristics are determined by surface physical properties In order to manipulate the overall physical properties of nano, namely Surface Charge Density, Life-time, Durability, etc., the surface treatment of nanomaterials Research using SAM (Self-assembled Monolayer) and others. After coating C (carbon) -nylon with PEIE (polyethylenimine ethoxylated), the work function was measured using UPS (Ultraviolet photoelectron spectroscopy) which is a light analysis method. After coating, the work function became small, and the movement tendency of electrons showed different. The above results were posted to the SCI journal and also reported the composite structure of the piezoelectric material and the electrostatically charged material.
Expected Contribution
In addition to basic research on nano tribocharging phenomena inheriting the results of 3 years, we plan to contribute continuously not only to basic research on nano tribocharging phenomena but also applied research to contribute to the manuscript submission and development of domestic research environment Nano triboelectric charging basic research, Technological optimization Try to develop high capacity application elements based on materials and structures designed and economical substances. We strive to grow and develop with clean energy collection technology, and the personnel to be discharged involved in the process of this research and development will carry out knowledge and experiments on nanoscale physics, So that they can work with the experts required.
(출처 : SUMMARY 5p)
목차 Contents
- 표지 ... 1
- 목차 ... 2
- 연구계획 요약문 ... 3
- 연구결과 요약문 ... 4
- 한글요약문 ... 4
- SUMMARY ... 5
- 연구내용 및 결과 ... 6
- 1. 연구개발과제의 개요 ... 6
- 2. 연구수행 내용 및 결과 ... 7
- 3. 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 12
- 4. 연구결과의 활용계획 ... 12
- 5. 주관연구책임자 대표적 연구실적 ... 13
- 6. 참고문헌 ... 13
- 7. 연구성과 ... 13
- 8. 국가과학기술지식정보서비스에 등록한 연구시설‧장비 현황 ... 13
- 9. 기타사항 ... 13
- 별첨1 대 표 연 구 성 과 ... 14
- 끝페이지 ... 19
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