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미래로 온 양자점 미스터리 해법

Chemists go 'back to the future' to untangle quantum dot mystery

2017-12-19

30 년이 넘는 기간 동안 연구자들은 눈에 띄는 광학 및 전자 특성을 지니는 미세하고 결정질인 나노 크기의 반도체 인 양자점을 만들어 냈다.

예를 들어, 색상을 크게 향상시키기 위해 TV 세트를 개선하는데 적용했다. 집적 회로, 태양 전지, 컴퓨팅, 의료용 이미징 및 잉크젯 인쇄를 비롯한 여러 가지 다른 애플리케이션이 추진되고 있다.

그러나 양자점 합성은 양자점을 만드는데 관련된 화학 물질 (매우 독성이 강한 물질)이 실제로 상호 작용하여 생성된 나노 입자를 형성하는 방법에 대해 거의 이해되지 않았기 때문에 대부분 시행 착오로 발생했다.

네이쳐 커뮤니케이션스 (Nature Communications)의 논문에서 광범위하게 사용되는 양자점 형성에 관련된 기본 메커니즘을 설명하고 있다. 이 양자점은 분자 전구체로 카드뮴과 셀레늄 화합물을 사용한다.

아이러니하게도 연구팀은 이 과정에서 한 지점에서 현재 사용되는 보다 안전하고 제어 가능한 화합물이 30 년 전에 초기 양자점 생성에 사용된 것과 동일한 매우 독성이 강한 화합물로 분해된다는 것을 발견했다.

연구팀이 발견한 것은 양자점 합성 반응 동안 현재 사용되는 화합물이 수십 년 동안 피해야했던 화학 물질로 분해되어 양자점을 형성하는 것이다.

연구 결과는 잠재적으로 다음과 같은 "근본적인 발견"을 구성한다.

-불일치 및 재현성을 초래하여 산업 응용을 방해하는 카드뮴/셀레늄 양자점 생산 시 많은 추측을 제거한다.

-고도의 독성을 갖는 수소 셀레나이드와 카드뮴 알킬 복합체가 여전히 합성 과정의 일부로 숨어 있다는 대규모 양자점 합성에 관한 연구자들과 회사들에게 경고하고 있다.

-고온에서 광범위한 양자점 반응에 사용되는 포스핀의 화학적 거동을 설명하는데 도움을 준다.

벌크 반도체와 단일 분자 사이의 중간 물성을 나타내는 양자점은 매우 "조정 가능한"특성을 지니기 때문에 특히 흥미로운 물질이다. 예를 들어, 큰 양자점은 더 긴 파장을 방출하여 적색과 오렌지를 생성한다. 특정색과 크기가 양자점의 정확한 조성에 따라 다르지만 작은 점들은 더 짧은 파장을 방출하여 청색과 녹색을 생성한다.

온도를 변화시키고, 전구체 농도를 바꾸고, 플라스크의 용적을 바꾸고, 용제를 바꾸고, 최종적으로 고품질의 입자 (점)을 합성하는 올바른 조합을 발견하게 된다.

이 방법이 효과적이지만 어떤 점에서는 점들이 어떻게 만들어졌는지 정확하게 알아 내야한다.

관련연구자 Todd Krauss
관련기관 University of Rochester
과학기술분류 화학
본문키워드(한글) 양자점,합성,독성,카드뮴,셀레늄
본문키워드(영문) quantum dot,synthesis,toxic,cadmium,selenium
원문언어 영어
국가 미국
원문출판일 2017-12-19
출처 https://m.phys.org/news/2017-12-chemists-future-untangle-quantum-dot.html

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