나노로드

Nanorod
전자현미경검사의 금나노로드

나노 기술에서 나노로드는 나노 크기의 물체의 형태학이다.각 치수의 범위는 1 ~100 nm입니다금속 또는 반도체 [1]물질에서 합성될 수 있습니다.표준 석면비(길이를 폭으로 나눈 값)는 3-5입니다.나노로드는 직접 화학 합성에 의해 생산된다.배위자의 조합은 형상제어제로서 작용하며 서로 다른 강도의 나노로드의 다른 면에 결합한다.이것은 나노로드의 다른 면들이 서로 다른 속도로 자라면서 길쭉한 물체를 만들 수 있게 해줍니다.

나노로드의 잠재적 응용 분야 중 하나는 디스플레이 기술입니다. 왜냐하면 적용된 전계에 의해 막대들의 방향을 바꾸면 반사율이 바뀔 수 있기 때문입니다.또 다른 어플리케이션은 마이크로 전자기계 시스템(MEMS)용입니다.나노로드는 다른 귀금속 나노입자와 함께 체온 진단제 역할을 한다.나노로드는 가까운 IR을 흡수하여 IR 빛에 들뜨면 열을 발생시킨다.이 성질은 나노로드를 암 치료제로 사용하게 만들었다.나노로드는 모티브를 목표로 하는 종양과 결합되어 섭취될 수 있다.환자가 적외선(신체조직을 통과하는 것)에 노출되면 종양세포에 의해 선택적으로 흡수된 나노로드는 국소적으로 가열돼 암세포만 파괴하고 건강한 세포는 그대로 둔다.

반도체 소재 나노로드도 에너지 수집 및 발광 소자로 활용하기 위해 연구됐다.2006년 Ramanathan 외 연구진은 ZnO 나노로드의 전계 매개 조절형 광발광을 입증했으며1, 근자외선의 새로운 소스로 적용할 수 있는 가능성을 보였다.

합성

ZnO 나노로드[2] 기반의 에탄올 가스 센서

ZnO 나노로드

일명 나노와이어로 불리는 산화아연(ZnO) 나노로드는 직접 밴드갭 에너지가 GaN과 비슷한 3.37eV이며, 들뜸 결합 에너지는 60meV다.ZnO 나노로드의 광학 밴드갭은 형태, 구성, 크기 등을 변경하여 조정할 수 있습니다.ZnO 나노로드는 최근 [when?]전계효과 트랜지스터, 자외선 광검출기, 숏키 다이오드, 초광휘도 발광다이오드(LED) 등 나노급 전자소자 제작에 많이 사용되고 있다.단일 결정성, Wurtzite ZnO 나노로드를 만들기 위해 다양한 방법이 개발되었습니다.그 방법들 중에서 기상에서 성장하는 것이 가장 발전된 접근법이다.전형적인 성장공정에서는 고체기판상에 ZnO증기를 응축한다.ZnO 증기는 열증발, 화학적 환원, VLS(Vapor-Liquid-Solid) 세 가지 방법으로 생성될 수 있다.시판되는 ZnO 분말과2 SnO를 혼합하여 고온 가열하여 증발시키는 열증발방법.ZnO의 환원에 의해 발생한 아연 증기를 성장대로 옮긴 후 ZnO로 재산화한다.1964년에 처음 제안된 VLS 공정은 단일 결정성 ZnO 나노로드를 합성하기 위해 가장 일반적으로 사용되는 공정입니다.전형적인 공정에서는 촉매액적이 기판상에 퇴적되어 Zn증기와 CO/CO혼합물을2 포함한 가스혼합물이 촉매-기판계면에서 반응하고 이어서 핵형성과 성장이 이루어진다.일반적인 금속 촉매에는 금, 구리, 니켈 및 주석이 포함됩니다.ZnO나노와이어는 기판상에서 에피택셜 성장하여 단층 어레이로 조립된다.금속-유기 화학증착법(MOCVD)도 최근 개발됐다.이 과정에는 촉매가 관여하지 않으며 성장 온도는 400~500°C로 기존 증기 [3]성장 방법에 비해 상당히 온화한 상태입니다.또한 금속산화물 나노로드(ZnO, CuO, FeO23, VO25 등)는 열산화 [4]공정에서 초기 금속을 공기 중에 가열함으로써 간단하게 만들 수 있다.예를 들어, CuO 나노로드의 밀도 높은 "카펫"을 만들기 위해 420°C에서 Cu 포일을 공기 중에서 가열하기에 충분한 것으로 확인되었습니다.이러한 제조 방법과는 별도로 ZnO 나노로드와 튜브는 딥 UV 리소그래피, 드라이 에치 및 원자층 증착(ALD)[5]의 조합으로 제작할 수 있습니다.

InGaN/GaN 나노로드

InGaN/GaN 나노로드 어레이 발광 다이오드는 드라이 에칭 또는 집속 이온 빔 에칭 기술로 제조할 수 있습니다.[6] 이러한 LED는 편광된 파란색 또는 녹색 빛을 방출합니다. 3차원 나노로드 구조는 더 큰 방출 표면을 가지고 있기 때문에 평면 LED에 [8]비해 효율과 발광 성능이 향상됩니다.잉크프린트 양자 도트 나노로드 LED(QNED) 디스플레이는 삼성에서 연구 중이며, InGaN 나노로드 LED가 QD-OLED 디스플레이의 [9]유기 OLED층을 대체하고 있다.

금나노로드

종자 매개 성장법은 고품질 금 나노로드를 합성하는 가장 일반적이고 실현된 방법이다.일반적인4 성장 프로토콜에는 대량 HAuCl 성장 용액에 시드로 사용되는 구연산염 뚜껑 금 나노스피어가 추가됩니다.성장용액은 세틸트리메틸암모늄브로마이드(CTAB) 계면활성제와 은이온이 존재하는 상태에서 아스코르브산과 함께 HAuCl을4 환원하여 얻어진다.질산은이 없는 경우 3단계 첨가법을 사용하여 보다 긴 나노로드(애스펙트비 최대 25)를 얻을 수 있다.본 프로토콜에서는 이종 퇴적 속도와 그에 따른 결정 성장 속도를 제어하기 위해 성장 용액에 씨앗을 순차적으로 첨가한다.

이 방법의 단점은 사소하지 않은 분리 및 정리가 필요한 금 나노스피어 형성이다.이 방법의 한 가지 변경에서는 구연산나트륨이 핵형성 및 성장과정에서 보다 강력한 CTAB 안정제로 대체된다.성장액에 은이온을 도입해 석면비 5 미만의 나노로드를 수율 90% 이상으로 [10]만드는 것도 개선점이다.금보다 환원전위가 낮은 은을 막대 표면에 환원시켜 저전위 퇴적함으로써 단분자층을 형성할 수 있다.여기서 은 퇴적물은 금과 경쟁하기 때문에 특정 결정면의 성장속도를 늦추고 단방향 성장 및 막대형성을 가능하게 한다.이 방법의 또 다른 단점은 CTAB의 높은 독성이다.폴리에틸렌 글리콜(PEG), 폴리알릴아민 염산염(PAH) 코팅, 키토산 등의 식이섬유 또는 인지질 등의 생체분자가 안정성에 영향을 주지 않고 CTAB를 나노로드 표면에서 치환하기 위해 사용되었다고 [11][12][13]보고되었다.[14]

양이온 교환

카티온 교환은 새로운 나노로드 합성을 위한 전통적이지만 유망한 기술이다.나노로드의 양이온 교환 변환은 동태적으로 유리하며 종종 형태를 유지합니다.나노로드는 부피결정계에 비해 표면적이 높아 양이온 교환이 수백만 배 빠르다.기존 나노로드는 전통적인 습식 화학 합성에서는 접근할 수 없는 다양한 나노로드를 만드는 템플릿 역할을 한다.또한 부분변환에 의해 복잡함을 더할 수 있어 나노로드의 이종구조를 [15]만들 수 있다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ Sadri, Rad (15 January 2021). "Controlled physical properties and growth mechanism of manganese silicide nanorods". Journal of Alloys and Compounds. 851: 156693. doi:10.1016/j.jallcom.2020.156693. S2CID 224922987.
  2. ^ Zheng, Z. Q.; et al. (2015). "Light-controlling, flexible and transparent ethanol gas sensor based on ZnO nanoparticles for wearable devices". Scientific Reports. 5: 11070. Bibcode:2015NatSR...511070Z. doi:10.1038/srep11070. PMC 4468465. PMID 26076705.
  3. ^ Gyu-Chul Yi, Chunrui Wang & Won Il Park (2005). "ZnO nanorods: synthesis, characterization and applications". Semiconductor Science and Technology. 20 (4): S22–S34. Bibcode:2005SeScT..20S..22Y. CiteSeerX 10.1.1.453.931. doi:10.1088/0268-1242/20/4/003.
  4. ^ Rackauskas, Simas; Nasibulin, Albert G; Jiang, Hua; Tian, Ying; Kleshch, Victor I; Sainio, Jani; Obraztsova, Elena D; Bokova, Sofia N; Obraztsov, Alexander N; Kauppinen, Esko I (22 April 2009). "A novel method for metal oxide nanowire synthesis". Nanotechnology. 20 (16): 165603. Bibcode:2009Nanot..20p5603R. doi:10.1088/0957-4484/20/16/165603. PMID 19420573.
  5. ^ Shkondin, E.; Takayama, O., Aryaee Panah, M. E.; Liu, P., Larsen, P. V.; Mar, M. D., Jensen, F.; Lavrinenko, A. V. (2017). "Large-scale high aspect ratio Al-doped ZnO nanopillars arrays as anisotropic metamaterials" (PDF). Optical Materials Express. 7 (5): 1606–1627. Bibcode:2017OMExp...7.1606S. doi:10.1364/OME.7.001606.
  6. ^ Bai, J.; Wang, Q.; Wang, T. (2012). "Characterization of InGaN-based nanorod light emitting diodes with different indium compositions". Journal of Applied Physics. 111 (11): 113103–113103–7. Bibcode:2012JAP...111k3103B. doi:10.1063/1.4725417.
  7. ^ Park, Hoo Keun; Yoon, Seong Woong; Eo, Yun Jae; Chung, Won Woo; Yoo, Gang Yeol; Oh, Ji Hye; Lee, Keyong Nam; Kim, Woong; Do, Young Rag (2016). "Horizontally assembled green InGaN nanorod LEDs: Scalable polarized surface emitting LEDs using electric-field assisted assembly". Scientific Reports. 6: 28312. doi:10.1038/srep28312. PMC 4915009. PMID 27324568. S2CID 4911793.
  8. ^ Xu, Bingshe; Han, Dan; Liu, Peizhi; Liu, Qingming; Zhang, Aiqin; Ma, Shufang; Shang, Lin (2019). "Enhanced luminescence property of InGaN/GaN nanorod array light emitting diode". Optical Engineering. 58 (4): 1. Bibcode:2019OptEn..58d5102X. doi:10.1117/1.OE.58.4.045102. S2CID 150200972.
  9. ^ "Samsung's Quantum Dot successor, QNED, could enter production in 2021".
  10. ^ Xiaohua Huang; Svetlana Neretina & Mostafa A. El-Sayed (2009). "Gold Nanorods: From Synthesis and Properties to Biological and Biomedical Applications". Advanced Materials. 21 (48): 4880–4910. doi:10.1002/adma.200802789. PMID 25378252. S2CID 38185180.
  11. ^ Loo, Jacky; Lau, Pui-Man; Kong, Siu-Kai; Ho, Ho-Pui; Loo, Jacky Fong-Chuen; Lau, Pui-Man; Kong, Siu-Kai; Ho, Ho-Pui (2017-11-22). "An Assay Using Localized Surface Plasmon Resonance and Gold Nanorods Functionalized with Aptamers to Sense the Cytochrome-c Released from Apoptotic Cancer Cells for Anti-Cancer Drug Effect Determination". Micromachines. 8 (11): 338. doi:10.3390/mi8110338. PMC 6190337. PMID 30400530.
  12. ^ Wan, Jiali; Wang, Jia-Hong; Liu, Ting; Xie, Zhixiong; Yu, Xue-Feng; Li, Wenhua (2015-06-22). "Surface chemistry but not aspect ratio mediates the biological toxicity of gold nanorods in vitro and in vivo". Scientific Reports. 5 (1): 11398. Bibcode:2015NatSR...511398W. doi:10.1038/srep11398. ISSN 2045-2322. PMC 4476041. PMID 26096816.
  13. ^ Wang, Chung-Hao; Chang, Chia-Wei; Peng, Ching-An (2010-12-18). "Gold nanorod stabilized by thiolated chitosan as photothermal absorber for cancer cell treatment". Journal of Nanoparticle Research. 13 (7): 2749–2758. Bibcode:2011JNR....13.2749W. doi:10.1007/s11051-010-0162-5. ISSN 1388-0764. S2CID 136533861.
  14. ^ Roach, L.; Booth, M.; Ingram, N.; Paterson, D. A.; Moorcroft, S. C. T.; Bushby, R. J.; Critchley, K.; Coletta, P. L.; Evans, S. D. (2021). "Evaluating Phospholipid-Functionalized Gold Nanorods for In Vivo Applications". Small. 17 (13): 2006797. doi:10.1002/smll.202006797. ISSN 1613-6829. PMID 33682366.
  15. ^ Prashant K. Jain & Jessy B. Rivest (2012). "3. Cation exchange on the nanoscale: an emerging technique for new material synthesis, device fabrication, and chemical sensing". Chemical Society Reviews. 42 (1): 89–96. doi:10.1039/c2cs35241a. PMID 22968228.

외부 링크

스콜리아는 나노로드(Q2684948)에 대한 프로필을 가지고 있다.
  • 나노로드는 근적외선(IR)에서 음의 굴절을 보인다(EE Times, 2005년 12월 5일)
  • [1] S. Ramanathan, S. Patibandla, S. Bandyopadhy, J.D. Edwards, J. Anderson, J. Mater.과학: 물질.전자 17, 651 (2006)