[보고서]스펙트럼 제어 플랫폼 적용을 위한 고효율 스펙트럼 변환 나노물질 합성

김웅

보고서 정보

주관연구기관

고려대학교
Korea University

연구책임자

김웅

보고서유형

최종보고서

발행국가

대한민국

언어

한국어

발행년월

2019-02

과제시작연도

2018

주관부처

미래창조과학부
Ministry of Science, ICT and Future Planning

등록번호

TRKO201900020304

과제고유번호

1711070383

사업명

STEAM연구(R&D)

DB 구축일자

2020-04-25

키워드

업컨버젼.다운시프팅.플라즈모닉스.나노패턴.졸겔.up-conversion.down-shifting.plasmonics.nano-pattern.sol-gel.

표 NaYbF4:Ho up-conversion나노입자를 이용한 세포 이미징 사진
표 DNA 접합된 up-conversion 나노입자-Au 나노복합체에 대한 모식도 (Adv. Mater. 2017, 29, 1700244)
표 a) FOG의 합성 과정 b) FOG 조각의 조가비상 깨짐 모습. c) FOG 분말의 실내등과 UV 조사(삽도) 아래에서의 모습
표 FOG의 광학특성. Toluene에 분산된 FOG의 a) 흡수(Abs), PL, PLE 스펙트럼과 실내등과 UV 조사 아래서의 모습. b) 다양한 여기 파장을 통해 얻은 PL 스펙트럼. c) FOG 용액의 Time-resolved PL 신호. d) 다양한 두께의 FOG 박막의 투과도. e) 넓은 파장에 걸친 FOG 박막의 굴절률(n) 과 흡광계수(k). f) Abbe 다이어그램, 붉은 별 모양으로 FOG를 표기함
표 FOG의 열적 기계적 특성과 가공성. a) TGA(검은선)/DTG(파란선) 곡선과 DSC thermogram, c, d) 80 ℃와 150 ℃에서 측정한 FOG의 전단를에 따른 전단응력 변화. e) 다양한 몰드를 이용하여 제작한 FOG (scale bar = 2 cm), f) 블로우 성형작업을 통해 제작한 F0G 풍선의 실내등과 UV 램프 조사아래에서의 모습 (scale bar = 4 cm), g) 나노임프린팅된 FOG (scale bar = 400 nm). h) 역오팔(inverse opal) 구조의 FOG (scale bar =1 μm)
표 FOG의 화학적 특성과 분자구조. a) FOG 분말의 XPS 스펙트럼. b) XPS C1s 스펙트럼. c) FOG/KBr 펠렛의 FT-IR 스펙트럼. FOG의 예상 구조
표 BPEA 도핑에 의한 FOG의 광학 특성 조절. a) 다양한 BPEA 농도로 도핑된 FOG (무게 백분율 BPEA = 0%, 0.1%, 0.2%, 0.5%). b) FOG와 BPEA 도핑된 FOG(0. 5%)의 PL 스펙트럼. c) FOG와 BPEA 도핑된 FOG의 흡수 (Abs)와 PL 스펙트럼. FOG의 PL과 BPEA의 Abs 스펙트럼의 오버랩으로 인해 FRET을 활용한다
표 a) KNb03와 b) KNb03：Yb3+,Er3+ 분말 XRD 패턴. c) KNb03의 (200) XRD 피크와 d) KNb03:Yb3+,Er3+의 (022)/(200) XRD 피크
표 K+-site와 Nb5+-site에 9%Yb3+와 1%Er3+가 도핑된 KNb03의 분말과 전구체 분말의 원소비율
표 K+-site와 Nb5+-site에 5%Yb3+와 1%Er3+가 도핑된 KNb03의 분말의 a) upconversion PL 스펙트럼(λex = 980 nm)과 b) XRD 패턴
표 KNb03：9%Yb3+, 1%Er3+ 와 KNb03：5%Yb3+, 1%Er3t+ 분말의 a) upconversion PL 스펙트럼과 b) XRD 패턴. c) 도핑 능도에 따른 KNb03분말의 4F9/2 →4I15/2 transition 강도 비교
표 a) 110 nm, b) 180 nm, c) 225 nm 두께를 갖는 KNb03：5%Yb3+, 1%Er3+ 박막의 SEM 이미지. a-c 박막의 c) upconversion PL 스펙트럼, e) CIE 색좌표, f) XRD 폐턴 (inset 이미지는 KNb03:5%Yb3+, 1%Er3+ 박막의 (100) 피크이다)
표 Si (111) 기판과 SrTi03(100) 기판에 성장 시킨 KNb03：5%Yb3+, 1%Er3+ 박막의 a) θ-2θ 측정과 b) phi 스캔. KNb03： 5%Yb3+, 1%Er3+ 박막과 SrTi03(100) 기판 경계면의 c) TEM 이미지와 d) fast Fourier transform 이미지. Si (111) 기판과 SrTi03(100) 기판에 성장 시킨 KNb03： 5%Yb3+, 1%Er3+ 박막의 e) upconversion PL 스펙트럼과 f) CIE 색좌표
표 KNb03:5%Yb3+, 1%Er3+ 나노패턴의 SEM 이 미지 . KNb03： 5%Yb3+, 1%Er3+ 나노패턴과 편면 박막의 b) 투과도 스펙트럼, b) upconversion PL, c) power-dependent 4F9/2 →4I15/2 transition의 강도 그래프
표 a) KNb03:5%Yb3+, 1%Er3+ 나노패턴과 평면 박막의 rise time, b) 나노패턴에서 980 m, 빛 흡수와 c) 655 nm 빛 추출에 대한 finite difference time domain (FDTD) 시뮬레이션
표 a) NaYF4:20%Yb3+, 0.3%Tm3+，b) NaYF4：20%Yb3+, 2%Er3+, c) NaYF4:60%Yb3+, 2%Er3+ 분말의 upconversion 발광모습 (λex = 980 nm). a-c 분말의 d) PL 스펙트럼과 e) 그의 CIE 색좌표
표 a) NaYF4:20%Yb3+, 0.3%Tm3+,b) NaYF4：20%Yb3+, 2%Er3+, c) NaYF4：60%Yb3+，2%Er3+ 분말의 XRD 패턴
표 a) 250, 300, 380 °C에서 열처리 한 후 식힌 전구체 분말의 XRD 패턴(그래프 위쪽의 직선패턴과 아래쪽의 직선 패턴은 각각 JCPDS 육방정계(β) NaYF4, 입방정계(α) NaYF4 패턴이다. ) b) 전구체 분말의 TGA/DSC 곡선(승온 속도= 10 °C/min). c) 열처리 전/후 전구체 분말의 FT-IR 스펙트럼 (150 ℃ for 1hr 과 350 °C for 1hr)
표 lanthanide-doped NaYF4 분말, 박막, 나노패턴 제작을 위해 최적화된 열처리 프로세스
표 a) 120 nm 두께, b) 190 nm 두께, c) 300 nm 두께 갖는 NaYF4:20%Yb3+, 2%Er3+ 박막의 단면 모습. d) 190 nm 두께 갖는 NaYF4:20%Yb3+, 2%Er3+ 박막의 표면 모습. e) 120 nm 두께 NaYF4:20%Yb3+, 2%Er3+ 박막의 AFM 이미지
표 a) NaYF4：20%Yb3+, 0.3%Tm3+, b) NaYF4:20%Yb3+, 0.3%Tm3+/NaYF4：20%Yb3+, 2%Er3+, c) NaYF4：20%Yb3+, 2%Er3+, d) NaYF4：60%Yb3+, 2%Er3+/NaYF4：20%Yb3+, 2%Er3+, and e) NaYF4：60%Yb3+, 2%Er3+ 박막의 upconversion 발광 모습 (λex = 980 nm, power = 200 mW). a-e 박막에 해당하는 f) PL 스펙트럼과 g) CIE 색좌표
표 a) 그림 19a-e 의 박막의 XRD 패턴. 200, 320, 920 nm 두께의 NaYF4：20%Yb3+, 2%Er3+ 박막의 b) (100) XRD 피크와 c) UC PL 피크(around 540 nm)
표 a) 증류수위에 떠있는 PS bead를 떠올림, b) Al/Si02/Si 기판위에 PS bead를 옮김, c) Ashing 을통한 PS 크기 감소 및 ICP 에칭, d) PS bead 제거 및 Si02의 RIE 에칭, e) A1 disk의 화학적 에칭, f) 나노패턴이 복제된 PDMS 몰드 제작, g) 유리 기판위에 능축된 전구체 용액의 nanoimprinting, h) 열처리 후 PDMS 제거, i) 나노패턴의 형성
표 a) 옆과 b) 위에서 바라본 NaYF4:20%Yb3+, 2%Er3+ 나노패턴의 SEM 이미지. c) 나노패터 닝에 의한 NaYF4:20%Yb3+, 2%Er3+ UC PL 강도의 증가. d) 입사광의 강도에 따른 4S3/2 →4I15/2 와 e) 4F9/2→4I15/2 transition 강도의 변화
표 a) NaErF4:Mn2+와 b) NaYF4:Yb3+,Er3+ 나노패턴의 tilt-view SEM 이미지. c) NaErF4:Mn2+와 d) NaYF4：Yb3+,Er3+ 나노패턴의 XRD 패턴
표 980 nm 여기에 의한 a) NaYF4：Yb3+, Er3+ 과 b) NaErF4：Mn2+ 박막의 upconversion PL 스펙트럼. 1528 nm 여기에 의한 c) NaYF4：Yb3+, Er3+ 과 d) NaErF4：Mn2+ 박막의 upconversion PL 스펙트럼
표 NaYF4:Yb3+，Er3+와 NaErF4：Mn2+ 더블프린트 나노패턴의 a) SEM 이미지와 b) XRD 패턴
표 a) NaYF4:Yb3+,Er3+ and NaErF4：Mn2+ 더블프린트 나노패턴의 980, 1528 nm pulsed laser 여기하의 upconversion PL 스펙트럼과 b) CIE 색도 좌표
표 a) Ag, b) Au 두께에 따른 NaErF4:Mn2+ 박막의 980 nm 여기하에서의 upconversion 발광 강도 변화
표 YV04:Eu3+, YV04：Bi3+ 박막의 (a) XRD, (b) raman 스펙트럼
표 YV04：Eu3+, YV04：Bi3t 박막의 ei,c) 여기파장에 따른 PL 스펙트럼, b, d) 상대적인 peak intensity, e) YV04：Eu3+, YV04：Bi3+ 박막의 normalized PLE 스펙트럼
표 YVO4:Eu3+, YVO4：Bi3+ 박막의 a) 전 구간, b) vanadium, c) yttrium, bismuth, d) europium 구간의 XPS 스펙트럼
표 YV04：Eu3+, YV04：Bi3+ 박막의 a) PLE 스펙트럼, b,c) PL 스펙트럼, d) 에너지 준위 모식도
표 a) YV04：Eu3+, b) YV04：Bi3+ 나노패턴의 SEM 이미지. c,e) 나노패턴으로 인한 2가지 박막의 PL 세기 향상. d, f) 평평한 박막과 나노패턴의 254, 365 nm 자외선 램프 조사 시 발광사진 비교
표 좌) Y203:Eu3+, 우) YVO4:Bi3+ 평평한 박막과 나노패턴 투과율 스펙트럼
표 YV04：Bi3+/YVO4：Eu3+ 더블 프린트의 a) SEM 이미지와 발광사진, b) PL 스펙트럼, c) 이를 변환한 CIE 색 좌표
표 YV04：Bi3+/YVO4：Eu3+ 더블 프린트와 각각의 싱글 프린트를 이용한 secret letter의 발광사진
표 YV04：Er3+/Y203：Bi3+/Y203：Eu3+ 트리플 프린트의 SEM 이미지
표 YV04：Er3+/Y203：Bi3+/Y203：Eu3+ 트리플 프린트의 a) 여기파장에 따른 발광사진, b) 250 nm - 370 nm 여기파장 영역에서의 PL 스펙트럼, c) 이를 변환한 CIE 색 좌표
표 Quantum cutting 물질인 LiGdF4:Eu3+ 분말의 254nm 여기 파장에서의 PL 스펙트럼 , 발광사진과 XRD 분석 결과
표 YV04：Er 나노패턴의 용액농도에 따른 크기 및 부피 변화
표 YV04:Er/Y203:Eu 더블 프린트의 용액능도 조절에 따른 나노패턴의 크기 및 부피변화
표 YV04：Er single 나노패턴의 크기, 부피변화에 따른 더블 프린트의 PL 스펙트럼 (좌), CIE 색 좌표 (우)
표 a, a’ ) 형광등, b), b’ ) 312 nm 자외선, c), c’ ) 253 nm 자외선, d), d’ )980 nm 근적외선의 조사에 의한 NaYF4:Yb3+, Tm3+/Y2O3:Eu3+/YV04:Er3+ 적층 박막 및 ‘K’ 문자의 발광 모습. 312, 254, 980 nm로 여기 시 NaYF4:Yb3+, Tm3+/Y203:Eu3+/YV04:Er3+ 적충 박막의 e) PL 스펙트럼과 f) CIE 색 좌표
표 NaYF4:Yb3+, Tm3+/Y203: Eu3+/YV04:Er3+ 적층 박막의 a) 표면 SEM 모습, b) 단면 SEM 모습, c) 단면 개략도. d) NaYF4:Yb3+, Tm3+박막, e) Y203:Eu3+박막, f) YV04：Er3+ 박막의 XRD 패턴
표 NaYF4:Yb3+, Tm3+/Y203:Eu3+/YV04:Er3+ 적층 박막의 a) 형광등 아래에서의 모습과 b) 투과도 스펙트럼
표 a) NaYF4:Yb3+, Tm3+/Y203:Eu3+/YV04:Er3+ 적층박막 위 NADH or NAD+ 수용액의 room light, 312 nm, 254 nm 자외선 램프 조사 시에서의 사진. b) NADH 수용액의 254 nm, 312 nm 여기 시의 PL 스펙트럼. c) NADH, NAD+ 수용액의 자외선 영역에서의 absorption 스펙트럼
표 적층박막 위에 NADH-methmol 용액으로 spray 한 ‘K’ 문자, NAD+ 수용액으로 spray 한 ‘U’ 문자의 a) room light, b) 312 nm 자외선 램프, c) 254 nm 자외선 램프 조사 시의 사진. d) 해당샘플의 모식도
표 0.5 ml NADH 수용액에 H202 용액 투입량에 따른 a1-a4) 312 nm, b1-b4) 254 nm 자외선 램프 조사 시의 사진
표 up-conversion 나노형광체의 흡수 스펙트럼 (a-c) 및 발광 스펙트럼 (d-e) [(a, d) 적색, (b, e) 녹색 (e, f) 청색 up-conversion 나노형광체]
표 (a) 적색, (b) 녹색, (c) 청색 up-conversion 나노형광체의 TEM 사진
표 청색 발광 육방정계 코어 및 코어/쉘 up-conversion 나노형광체의 (a) 흡수 스펙트럼과 (b) 980 nm 및 (c) 800 nm 여기 하에서의 발광 스펙트럼
표 Yb과 Tm이 도핑된 코어 및 Nd 도핑된 쉘이 형성된 코어/쉘 나노형광체의 (a) 흡수 스펙트럼과 (b) 980 nm 및 (c) 800 nm 여기 하에서의 발광 스펙트럼
표 (a) 코어, (b) 코어/쉘, (c) 코어/쉘/쉘 up-conversion 나노형광체의 TEM 사진 및 (d) XRD 패턴
표 코어, 코어/쉘, 코어/쉘/쉘 up-conversion나노형광체의 (a) 흡수 스펙트럼과 (b) 980 nm 여기 하에서의 발광 스펙트럼 및 (c) 800 nm 여기 하에서의 발광 스펙트럼
표 Nd 도핑양에 따른 코어/쉘/쉘 up-conversion 나노형광체의 XRD 패턴
표 Nd 도핑양에 따른 코어/쉘/쉘 up-conversion 나노형광체의 (a) 흡수 및 (b》발광 스펙트럼
표 녹색 발광 육방정계 NaYF4 코어 및 코어/쉘 up-conversion 나노형광체의 (a) 흡수 스펙트럼과 (b) 980 nm 및 (c) 800 nm 여기 하에서의 발광 스펙트럼
표 Eu이 도핑된 NaGdF4 코어/쉘/쉘 구조의 나노형광체의 (a) 980 nm 적외선 여기 하에서의 발광 스펙트럼, (b)색좌표, (c) 273 nm 자외선 여기 하에서의 발광 스펙트럼
표 Nd 도핑된 NaGdF4 코어/쉘/쉘 구조의 나노형광체의 (a) 흡수 스펙트럼과 (b) 980 nm 및 (c) 800 nm 여기 하에서의 발광 스펙트럼
표 Er 도핑된 up-conversion 나노형광체의 (a) 흡수 스펙트럼 및 (b) 발광 사진
표 Er 도핑된 NaYF4 up-conversion 나노형광체의 (a)흡수 및 (b)발광 스펙트럼
표 적색 발광 up-conversion (a) 코어 및 (b) 코어/쉘 나노입자의 TEM 사진. 코어/쉘 up-conversion 나노입자의 (c) HRTEM 사진 및 (d) fast Fourier transform 패턴
표 적색 발광 코어/쉘 up-conversion 나노형광체의 EDS map 이미지
표 적색 발광 코어 및 코어/쉘 up-conversion 나노입자의 (a) 흡수 스펙트럼 및 (b) 발광 스펙트럼과 발광 사진, (c) 코어/쉘 up-conversion나노입자의 발광 스펙트럼 및 발광 사진
표 30% Ce 도핑된 NaYF4계 적색 발광 코어 및 코어/쉘 나노입자의 (a) 흡수 및 (b) 발광 스펙트럼 (b: 980 nm 근적외선 여기, c: 800 nm 근적외선 여기)
표 NaGdF4:Yb,Er 코어 및 코어/쉘 up-conversion 나노입자의 (a) 흡수 및 (b, c) 발광 스펙트럼 (b: 980 nm 근적외선 여기, c： 800 nm 근적외선 여기)
표 (a) NaGdF4:Yb,Er 기반 코어, 코어/쉘, 코어/쉘/쉘 up-conversion 나노입자의 XRD 패턴 및 (b) 코어/쉘/쉘 up-conversion 나노입자의 TEM 사진
표 (a) 980 nm 및 (b)800 nm 근적외선 여기하에서의 NaGdF4:Yb, Er계 코어, 코어/쉘, 코어/쉘/쉘 up-conversion 나노입자의 발광 스펙트럼
표 육방정계 청색 발광 up-conversion (a) 코어 및 (b) 코어/쉘 나노입자의 TEM 사진
표 육방정계 up-conversion 코어 및 코어/쉘 나노입자의 (a) 흡수 및 (b) 발광 스펙트럼(b: 980nm 근적외선 여기, c: 800nm 근적외선 여기)
표 정방정계 청색 발광 up-conversion (a) 코어, (b) 코어/쉘 및 (c) 코어/쉘/쉘 나노입자의 TEM 사진
표 정방정계 청색 발광 up-conversion 코어, 코어/쉘, 코어/쉘/쉘 나노입자의 (a) 흡수 및 (b, c) 발광 스펙트럼 (b: 980 nm 근적외선 여기, c: 800 nm 근적외선 여기)
표 Dye-conjugated 코어/쉘/쉘 구조의 up-conversion나노입자의 (a) 흡수 스펙트럼 및 (b) 발광 스펙트럼
표 (a) 청색 발광 코어/쉘 up-conversion 나노형광체의 TEM 사진 및 이를 이용하여 제조된 PDMS 고분자 복합체의 (b) 투과도 스펙트럼과 (c》사진(위) 및 980 nm 적외선 여기하에서의 발광 사진(아래) [i: 저농도, ii: 중농도, iii: 고능도]
표 (a) 녹색 발광 육방정계 코어/쉘 up-conversion 나노형광체의 TEM 사진 및 이를 이용하여 제조된 PDMS 고분자 복합체의 (b) 투과도 스펙트럼과 (c) 사진(위 ) 및 980 nm 적외선 여기하에서의 발광 사진(아래) [i: 저능도，ii: 중능도, iii： 고능도]
표 (a) 적색 발광 코어/쉘 up-conversion 나노형광체의 TEM 사진 및 이를 이용하여 제조된 PDMS 고분자 복합체의 (b) 투과도 스펙트럼과 (c) 사진(위) 및 980 nm 적외선 여기하에서의 발광 사진(아래) [i: 저농도, ii: 중농도, iii: 고농도]
표 (a) 청색, (b) 녹색, (c) 적색 발광 코어/쉘 up-conversion 나노형광체를 이용하여 제조된 PDMS 고분자 복합체 필름의 800 nm 적외선 여기 조건하에서의 발광 사진 [i: 고농도, ii: 중농도, i i i: 중농도]
표 (a) 청색, (b) 녹색, (c) 적색 발광 코어/쉘 up-conversion 나노형광체를 이용하여 제조된 PDMS 고분자 복합체 막대의 (좌) 980 nm 적외선 및 (우) 800 nm 적외선 여기 조건하에서의 발광 사진 [(상: 고농도, 중: 중농도, 하: 저농도)]
표 녹색 발광 NaYF4계 코어/쉘 up-conversion 나노형광체를 이용하여 제조된 PDMS 고분자 복합체의 (a》TEM 사진, (b) 투과도 스펙트럼, (c) 사진(위 ) 및 1532 nm 적외선 여기하에서의 발광 사진(아래) [i: 저농도, ii: 중농도, iii： 고농도]
표 (a) 황색 발광 육방정계 코어/쉘 up-conversion 나노형광체의 TEM 사진 및 이를 이용하여 제조된 PDMS 고분자 복합체의 (b) 투과도 스펙트럼，(c) 사진(위 ) 및 1532 nm 적외선 여기하에서의 발광 사진(아래) [i: 저농도，ii: 중농도, iii: 고농도]
표 Yb 및 Er 도핑된 녹색 발광 육방정계 코어/쉘/쉘 up-conversion 나노형광체의 (a) TEM 사진, (b) HRTEM 사진，및 (c) FFT 패턴
표 (a) 녹색 발광 코어/쉘/쉘 up-conversion 나노형광체를 이용하여 제조된 PDMS 고분자 복합체의 투과도 스펙트럼 및 (b) 사진과 발광 사진 [i: 실내 조명 조건，ii: 980 nm 적외선 여기 조건, iii: 800 nm 적외선 여기 조건]

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