나노입자 증착

나노입자 증착()은 나노입자를 기판이라 불리는 고체 표면에 부착하여 나노입자의 코팅을 만드는 과정을 말한다. 코팅은 사용되는 코팅 방법에 따라 단분자층 또는 다층으로 구성될 수 있으며, 조직화되거나 비조직화된 구조를 가질 수 있다. 나노입자는 일반적으로 물리적 특성 때문에 증착하기 어렵다.

 과제 
나노입자는 금속, 세라믹, 고분자 등 다양한 재료로 만들 수 있다. 나노입자는 높은 표면적 대 부피 비율에서 발생하는 매우 높은 표면 에너지를 낮추려는 경향이 있어 나노입자의 안정성이 문제가 될 수 있다. 맨 나노입자는 주변 환경에서 분자를 흡착하거나 응고 및 응집을 통해 표면적을 낮추어 스스로 안정화하는 경향이 있다. 일반적으로 이러한 응집체 형성은 원치 않는 결과이다. 나노입자의 응고 경향은 표면층을 변형함으로써 제어할 수 있다. 액체 매체에서는 일반적으로 적절한 용매에 용해성을 제공하고 응고를 방지하기 위해 적절한 리간드 분자가 나노입자 표면에 부착된다.

 증착 방법 
나노입자를 증착하는 데 사용할 수 있는 여러 가지 코팅 방법이 있다. 이 방법들은 입자 충전 밀도 및 층 두께를 제어하는 능력, 다양한 입자를 사용하는 능력, 필요한 방법 및 장비의 복잡성에 따라 달라진다.

 랭뮤어-블로젯 
랭뮤어-블로젯 방법에서는 특수 랭뮤어-블로젯 트로프의 공기-물 계면에 나노입자를 주입한다. 떠다니는 입자는 전동 장벽으로 서로 더 가깝게 압축되어 입자의 충전 밀도를 제어할 수 있다. 입자를 원하는 충전 밀도로 압축한 후, 수직(랭뮤어-블로젯) 또는 수평(랭뮤어-셰퍼) 침지를 사용하여 고체 기판으로 옮겨 단분자층 코팅을 만든다. 침지 절차를 여러 번 반복하여 제어된 다층 코팅을 만들 수 있다.

랭뮤어-블로젯 방법의 장점은 다른 방법보다 우수하다는 것이 입증된 충전 밀도와 층 두께에 대한 확고한 제어, 다양한 모양과 재료의 기판 및 입자를 사용할 수 있는 능력, 그리고 증착 중에 예를 들어 브루스터 각도 현미경으로 입자층을 특성화할 수 있는 가능성 등이 있다. 단점으로는 성공적인 랭뮤어-블로젯 증착을 위해서는 침지 속도, 온도 및 침지 충전 밀도와 같은 여러 측정 매개변수의 최적화가 필요하다.

 딥 코팅 및 스핀 코팅 
스핀 및 딥 코팅 방법은 나노입자 증착을 위한 간단한 방법이다. 특히 충전 밀도가 중요하지 않은 자가 조립 층 및 필름을 만드는 데 유용한 도구이다. 필름 두께를 제어하기 위해 정확하고 진동 없는 샘플 인출 속도를 사용할 수 있다. 이 방법들은 충전 밀도 제어가 부족하여 고밀도 단분자층을 만드는 것은 일반적으로 매우 어렵다. 또한 스핀 코팅과 딥 코팅 모두에 필요한 나노입자 현탁액의 부피가 상당히 커서 값비싼 나노입자 재료를 사용할 때 문제가 될 수 있다.

 기타 방법 
기타 가능한 증착 방법에는 용매 증발을 통한 입자 자가 조립, 닥터 블레이드, 화학기상증착 및 전사 인쇄를 이용하는 방법이 포함된다. 용매 증발과 같은 일부 방법은 매우 간단하지만 저품질 필름을 생성한다. 화학 기상 증착과 같은 다른 방법은 특정 유형의 입자 및 기판에 효과적이지만 사용할 수 있는 입자 유형이 제한적이며 더 많은 장비 투자가 필요하다. 또한 자가 조립과 랭뮤어-블로젯을 결합하는 것과 같은 하이브리드 방법도 사용되었다.

 나노입자 코팅 응용 
나노입자로 만들어진 코팅 및 박막은 디스플레이, 센서, 의료 기기, 에너지 저장 및 에너지 수확을 포함한 다양한 응용 분야에 사용된다. 예를 들면 다음과 같다.
 전자 분야 응용을 위한 그래핀 산화물 사용
 태양광 발전, 디스플레이 및 센서에 금속 산화물 나노입자, 탄소 나노튜브 및 퀀텀닷 사용
 나노리소그래피 패터닝에 고분자 및 나노복합재 사용
 나노입자를 사용하여 빛을 산란시켜 새로운 광학 효과 생성

 같이 보기 
 랭뮤어-블로젯
 딥 코팅
 스핀 코팅
 나노입자

 각주 

 외부 링크 
 Pdf: Fabricating Highly Organized Nanoparticle Thin Films

분류:도장
분류:나노입자