KR100906503B1 - Noble Metal Single Crystalline Nanowire and the Fabrication Method Thereof - Google Patents

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Abstract

본 발명은 귀금속산화물, 귀금속물질 또는 할로겐화귀금속을 선구물질로 이용한 귀금속 나노와이어의 제조방법 및 귀금속 나노와이어를 제공하며, 상세하게는 반응로의 전단부에 위치시킨 선구물질과 반응로의 후단부에 위치시킨 반도체 또는 부도체 단결정 기판을 불활성 기체가 흐르는 분위기에서 열처리하여 상기 단결정 기판 상에 귀금속 단결정 나노와이어를 형성시키는 제조 방법 및 본 발명의 제조 방법에 의해 제조된 귀금속 나노와이어를 제공한다.The present invention provides a method for producing a noble metal nanowire using a noble metal oxide, a noble metal material or a noble metal halide as a precursor, and a noble metal nanowire, and specifically, the precursor placed at the front end of the reactor and at the rear end of the reactor. Provided are a manufacturing method of forming a precious metal single crystal nanowire on a single crystal substrate by heat-treating the positioned semiconductor or non-conductive single crystal substrate in an inert gas flowing atmosphere, and a noble metal nanowire manufactured by the manufacturing method of the present invention.

본 발명의 제조방법은 촉매를 사용하지 않는 기상이송법을 이용하여 귀금속 나노와이어를 제조할 수 있어 그 공정이 간단하고 재현성이 있으며, 제조된 나노와이어가 결함 및 불순물을 포함하지 않는 완벽한 단결정 상태의 고순도 고품질 귀금속 나노와이어인 장점을 가지며, 단결정 기판 상에 응집되어 있지 않은 균일한 크기의 귀금속 나노와이어를 대량생산할 수 있는 장점이 있다. The production method of the present invention can produce the precious metal nanowires by using a gas phase transfer method without using a catalyst, and the process is simple and reproducible, and the prepared nanowires have a perfect single crystal state without defects and impurities. It has the advantages of high purity high quality precious metal nanowires, and has the advantage of mass production of uniform size precious metal nanowires that are not aggregated on a single crystal substrate.

귀금속 산화물, 기상이송법, 기상합성법, 귀금속 나노와이어, Au, Pd, Ag Precious Metal Oxides, Vapor Transfer, Vapor Synthesis, Precious Metal Nanowires, Au, Pd, Ag

Description

귀금속 단결정 나노와이어 및 그 제조방법{Noble Metal Single Crystalline Nanowire and the Fabrication Method Thereof}Noble Metal Single Crystalline Nanowire and the Fabrication Method Thereof}

도 1은 본 발명의 실시예 1에 의해 제조된 Ag 나노와이어의 SEM(Scanning Electron Microscope) 사진이며,1 is a SEM (Scanning Electron Microscope) photograph of the Ag nanowires prepared by Example 1 of the present invention,

도 2는 본 발명의 실시예 1에 의해 제조된 Ag 나노와이어의 TEM(Transmission Electron Microscope) 사진이며,2 is a TEM (Transmission Electron Microscope) photograph of Ag nanowires prepared by Example 1 of the present invention.

도 3은 본 발명의 실시예 1에 의해 제조된 Ag 나노와이어의 존 엑시스( Zone axis)에 따른 전자회절 패턴이며,3 is an electron diffraction pattern according to the zone axis of the Ag nanowires prepared by Example 1 of the present invention.

도 4는 본 발명의 실시예 1에 의해 제조된 Ag 나노와이어의 HRTEM(High Resolution Transmission Electron Microscope)사진이며,4 is a High Resolution Transmission Electron Microscope (HRTEM) photograph of the Ag nanowires prepared according to Example 1 of the present invention.

도 5는 본 발명의 실시예 1에 의해 제조된 Ag 나노와이어의 EDS(Energy Dispersive Spectroscopy) 결과이며,5 is an Energy Dispersive Spectroscopy (EDS) result of Ag nanowires prepared by Example 1 of the present invention.

도 6은 본 발명의 실시예 1에 의해 제조된 Ag 나노와이어의 XRD(X-Ray Diffraction) 결과이며,6 is an X-ray diffraction (XRD) result of the Ag nanowires prepared according to Example 1 of the present invention.

도 7은 본 발명의 실시예 2에 의해 제조된 Au 나노와이어의 SEM 사진이며,7 is an SEM photograph of Au nanowires prepared by Example 2 of the present invention.

도 8은 본 발명의 실시예 2에 의해 제조된 Au 나노와이어의 XRD(X-Ray Diffraction) 결과이며,8 is an X-ray diffraction (XRD) result of Au nanowires prepared by Example 2 of the present invention.

도 9는 본 발명의 실시예 2에 의해 제조된 Au 나노와이어의 TEM 결과이며, 도 9(a)는 도 9(b)의 Au 나노와이어의 제한시야회절결과이며 도9(b)는 Au 나노와이어의 암시야상이며,9 is a TEM result of the Au nanowires prepared by Example 2 of the present invention, Figure 9 (a) is a limited field diffraction results of the Au nanowire of Figure 9 (b) and Figure 9 (b) is Au nano It is a dark field image of the wire,

도 10은 본 발명의 실시예 2에 의해 제조된 Au 나노와이어의 EDS 결과이며,10 shows EDS results of Au nanowires prepared by Example 2 of the present invention.

도 11은 본 발명의 실시예 3에 의해 제조된 Pd 나노와이어의 SEM 사진이며,11 is a SEM photograph of the Pd nanowires prepared by Example 3 of the present invention,

도 12는 본 발명의 실시예 3에 의해 제조된 Pd 나노와이어의 XRD(X-Ray Diffraction) 결과이며,12 is an X-ray diffraction (XRD) result of Pd nanowires prepared by Example 3 of the present invention.

도 13은 본 발명의 실시예 3에 의해 제조된 Pd 나노와이어의 TEM 결과이며, 도 13(a)는 도 13(b)의 Pd 나노와이어의 제한시야회절결과이며 도13(b)는 Pd 나노와이어의 암시야상이며,FIG. 13 is a TEM result of the Pd nanowires prepared according to Example 3 of the present invention, FIG. 13 (a) is a limited field diffraction result of the Pd nanowires of FIG. 13 (b), and FIG. 13 (b) is a Pd nanowire. It is a dark field image of the wire,

도 14는 본 발명의 실시예 3에 의해 제조된 Pd 나노와이어의 EDS 결과이며,14 shows EDS results of Pd nanowires prepared by Example 3 of the present invention.

도 15는 본 발명의 실시예 4에 의해 제조된 Pd 나노와이어의 SEM 사진이며,15 is a SEM photograph of the Pd nanowires prepared by Example 4 of the present invention,

도 16은 본 발명의 실시예 4에 의해 제조된 Pd 나노와이어의 TEM 결과이고, 도 16의 왼쪽 상부에 삽입된 도는 도 16의 Pd 나노와이어의 제한시야회절결과이며, FIG. 16 is a TEM result of the Pd nanowires prepared according to Example 4 of the present invention, and FIG. 16 is a view of the limited field diffraction of the Pd nanowires of FIG.

도 17은 본 발명의 실시예 4에 의해 제조된 Pd 나노와이어의 EDS(Energy Dispersive Spectroscopy) 결과이며,17 is an energy dispersive spectroscopy (EDS) result of Pd nanowires prepared by Example 4 of the present invention.

도 18은 본 발명의 실시예 5에 의해 제조된 Au 나노와이어의 SEM 사진이며,18 is an SEM image of Au nanowires prepared by Example 5 of the present invention.

도 19는 본 발명의 실시예 5에 의해 제조된 Au 나노와이어의 고배율 SEM 사진이다.19 is a high magnification SEM photograph of Au nanowires prepared by Example 5 of the present invention.

본 발명은 귀금속 산화물을 선구물질로 하여 기상이송법을 이용한 귀금속 나노와이어의 제조방법 및 이에 따라 제조된 귀금속 나노와이어에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing a noble metal nanowire using a vapor phase transfer method using a noble metal oxide as a precursor and a noble metal nanowire produced accordingly.

일반적으로 귀금속 단결정 나노와이어는 그 화학적 안정성이 높고, 열전도도 및 전기전도도가 커 전기, 자기, 광학 소자 및 센서에의 활용가치가 높다.In general, noble metal single crystal nanowires have high chemical stability, high thermal conductivity and high electrical conductivity, and have high utility in electrical, magnetic, optical devices, and sensors.

특히 Ag는 모든 금속 중에서 가장 좋은 전기 및 열 전도율을 가지고 있으며 Ag의 광학적 특성으로 인하여 가시광선 영역에서 가장 높은 SERS (Surface Enhanced Raman Scattering: 표면 증강 라만) 효율을 보여주고 있다. 이러한 Ag를 나노와이어 형태로 제조 할 경우 마이크로 전자 소자부터 광학 센서까지 많은 응용에 발전을 기대할 수 있다. 특히 SERS의 경우 신호의 크기는 Ag 나노구조의 세밀한 형태에 크게 의존하므로 확실한 화학 또는 바이오 센서의 제작을 위해선 깨끗한 표면을 갖는 잘 정의되고 잘 분석된 나노와이어를 제조하는 기술이 가장 중요하다. In particular, Ag has the best electrical and thermal conductivity among all metals and shows the highest Surface Enhanced Raman Scattering (SERS) efficiency in the visible region due to the optical properties of Ag. If Ag is manufactured in the form of nanowires, it can be expected to develop in many applications from microelectronic devices to optical sensors. In the case of SERS, in particular, the magnitude of the signal is highly dependent on the fine shape of the Ag nanostructures, so the technique of producing well-defined and well-analyzed nanowires with clean surfaces is most important for the fabrication of certain chemical or biosensors.

Au의 경우 Ag의 경우와 마찬가지로 SERS 현상을 관찰할 수 있다. 일반적으로, 금속 나노구조체(nanostructure)들은 self-assembled monolayer (SAM) 를 이용하여 표면에 분자를 흡착시킬 수 있는데, 이를 이용하여 Au 나노구조체 표면에 균일하게 흡착된 분자층을 얻을 수 있다. Au 나노와이어와 SAM을 이용하여 분자의 SERS 현상을 관찰하고 SAM을 이루는 분자를 linker로 응용하여 선택적인 생 분자 분석 및 광 소자로 활용이 크다 할 수 있다. 또한, Au 나노선 구조를 SERS 측정에 이용할 경우 매우 고감도의 분석 기술로 이용할 수 있을 것으로 기대 된다.In the case of Au, the SERS phenomenon can be observed as in the case of Ag. In general, metal nanostructures can adsorb molecules on the surface by using a self-assembled monolayer (SAM), which can be used to obtain a molecular layer uniformly adsorbed on the surface of the Au nanostructures. The Au nanowire and SAM can be used to observe the SERS phenomenon of molecules, and the molecules forming the SAM can be used as a linker for selective biomolecule analysis and optical device. In addition, if Au nanowire structure is used for SERS measurement, it is expected to be used as a very sensitive analysis technology.

Pd의 경우 센서로의 활용이 주목 받고 있다. 다양하고 정밀한 가스 센서의 개발은 과학 기술의 발전과 함께 고정밀도가 요구되는 분야에서 아직 중대한 과제로 남아있다. 또한 감지 능력이 뛰어난 센서의 개발은 국내는 물론 국외 어느 개발 팀에서도 요원한 상태이다. 특히, 연료전지의 개발과 함께 이를 상용화할 시 발생할 수 있는 수소의 누설과 이를 감시할 수 있는 고감도 연료전지용 수소 가스 센서의 개발은 차세대 청정 에너지로 사용될 연료전지의 연구와 병행되어야 하는 과제로 남아있다. 이러한 수소 센서의 개발만큼 중요시되고 있는 것이 센서로써 쓰일 물질의 개발이다. 그 중에서도 가장 주목 받고 있는 물질 중 하나가 Pd 금속으로, 수소와 강한 흡착력을 보이며, 자체 부피의 900배 만큼이나 수소를 흡수할 수 있는 금속 Pd를 이용하여 나노와이어로 합성 하여 고감도 센서로의 응용에 대한 연구가 많은 국내외 그룹에서 진행 중이다.In the case of Pd, the use as a sensor is attracting attention. The development of various and precise gas sensors remains a significant challenge in areas where high precision is required with the development of science and technology. In addition, the development of sensors with excellent sensing capability has been distant from any domestic or overseas development team. In particular, the development of a fuel cell and the development of a high-sensitivity fuel cell hydrogen gas sensor that can monitor the leakage of hydrogen, which can occur when it is commercialized, must remain parallel with the research of fuel cells to be used as next generation clean energy. . As important as the development of such a hydrogen sensor is the development of a material to be used as a sensor. One of the most notable materials is Pd metal, which has strong adsorption power with hydrogen, and synthesizes with nanowires using metal Pd that can absorb hydrogen as much as 900 times its own volume. Research is underway in many domestic and international groups.

상술한 바와 같이 귀금속 나노와이어의 전기, 자기 또는 광학 소자, 센서로의 활용가치가 매우 높으나 기상에서 귀금속 나노와이어가 합성된 경우는 보고된 바 없으며, 기존에 발표된 귀금속 나노와이어의 합성법은 대부분 주형, 계면 활성제, 막을 만드는 물질(capping agent)을 이용한 액상 화학법이 주를 이루고 있으며, 촉매 없이 기상을 이용하여 귀금속 나노와이어가 제조된 결과는 현재까지 보고된 바 없다.As described above, although the utilization value of the precious metal nanowires as electric, magnetic or optical devices and sensors is very high, there has been no report on the synthesis of precious metal nanowires in the gas phase. In particular, liquid chemistry using a surfactant, a capping agent, and a film forming agent is mainly used, and the results of producing precious metal nanowires using a gas phase without a catalyst have not been reported to date.

그러나 상기 액상 화학법은 귀금속 나노와이어의 형상 조절이 어려우며, 제조된 귀금속 나노와이어의 순도가 떨어지고, 나노와이어에 결함이 존재하거나 다결 정체의 나노와이어가 합성되는 단점이 있다. However, the liquid chemistry has a disadvantage in that it is difficult to control the shape of the noble metal nanowire, the purity of the manufactured noble metal nanowire is decreased, and defects exist in the nanowire or nanowires of polycrystalline substance are synthesized.

상술한 문제점들을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 촉매를 사용하지 않는 기상이송법을 이용하여 고순도, 고품질의 귀금속 단결정 나노와이어 및 그 제조방법을 제공하는 것이며, 본 발명의 또 다른 목적은 본 발명의 귀금속 단결정나노와이어가 구비된 소자 또는 센서를 제공함에 있다. An object of the present invention for solving the above problems is to provide a high-purity, high-quality noble metal single crystal nanowires and a method for producing the same by using a gas phase transfer method without using a catalyst, another object of the present invention is To provide a device or sensor provided with a noble metal single crystal nanowires.

본 발명의 귀금속 단결정 나노와이어의 제조방법은 반응로의 전단부에 위치시킨 귀금속산화물, 귀금속물질 또는 할로겐화귀금속(noble metal halide)를 포함하는 선구물질과 반응로의 후단부에 위치시킨 반도체 또는 부도체 단결정 기판을 불활성 기체가 흐르는 분위기에서 열처리하여 상기 단결정 기판 상에 귀금속 단결정 나노와이어가 형성되는 특징을 갖는다. The method for producing a noble metal single crystal nanowire according to the present invention is a semiconductor or insulator single crystal placed at a rear end of a reactor and a precursor including a noble metal oxide, a noble metal material or a noble metal halide placed at a front end of a reactor. The substrate is heat-treated in an atmosphere in which an inert gas flows to form a noble metal single crystal nanowire on the single crystal substrate.

본 발명의 제조방법은 촉매를 사용하지 않고 단순히 귀금속산화물, 귀금속물질 또는 할로겐화귀금속을 선구물질로 사용하여 단결정 기판상에 귀금속 나노와이어를 형성시키는 방법으로, 촉매를 사용하지 않고 기상의 물질이동경로를 통해 귀금속 단결정 나노와이어를 제조하므로 그 공정이 간단하고 재현성이 있으며, 불순물을 포함하지 않는 고순도의 나노와이어를 제조할 수 있는 장점이 있다.The production method of the present invention is a method of forming a noble metal nanowire on a single crystal substrate by using a noble metal oxide, a noble metal material, or a halide noble metal as a precursor without using a catalyst. Since the noble metal single crystal nanowires are manufactured through the process, the process is simple and reproducible, and there is an advantage of manufacturing high purity nanowires containing no impurities.

또한 상기 반응로 전단부 및 반응로 후단부의 온도를 각각 조절하고, 상기 불활성 기체의 흐름 정도와 상기 열처리 시 이용되는 열처리 관내 압력을 조절하여 최종적으로 단결정 기판상부에서 금속물질의 핵생성 구동력, 성장 구동력, 핵생성 속도 및 성장 속도를 조절하는 방법이므로, 귀금속 단결정 나노와이어의 크기 및 기판상의 밀도등이 제어 가능하고 재현가능하며, 결함이 없고 결정성이 좋은 고품질의 귀금속 단결정 나노와이어를 제조할 수 있게 된다. In addition, by controlling the temperature of the front end of the reactor and the rear end of the reactor, respectively, the flow rate of the inert gas and the pressure in the heat treatment tube used during the heat treatment to finally control the nucleation driving force, growth driving force of the metal material on the single crystal substrate As a method of controlling the rate of nucleation and growth, the size of the noble metal single crystal nanowires and the density on the substrate can be controlled, reproducible, defect free, and high quality noble metal single crystal nanowires can be manufactured. do.

따라서 본 발명의 핵심 사항은 촉매를 이용하지 않고 귀금속산화물, 귀금속물질 또는 할로겐화귀금속을 선구물질로 하여 기상이송법을 이용하여 금속나노와이어를 제조하는 데에 있으며, 고품질, 고순도, 바람직한 형상의 나노와이어를 제조하기 위해서 가장 중요한 핵심 조건은 반응로 전단부 및 반응로 후단부 각각의 온도, 상기 불활성 기체의 흐름 정도 및 상기 열처리 시의 압력 조건이다. Therefore, the core of the present invention is to produce metal nanowires by vapor phase transfer method using noble metal oxides, noble metals or halogenated noble metals as precursors without using a catalyst, and have high quality, high purity, and preferred shape nanowires. The most important key conditions for the preparation are the temperature of the front end of the reactor and the rear end of the reactor, the degree of flow of the inert gas, and the pressure conditions during the heat treatment.

귀금속나노와이어를 제조하기 위한 선구물질로 귀금속산화물, 귀금속물질 또는 할로겐화귀금속을 사용할 수 있으며, 상기 귀금속산화물은 산화은, 산화금 또는 산화팔라듐에서 선택되고, 상기 귀금속물질은 은, 금 또는 팔라듐에서 선택되며, 상기 할로겐화귀금속(noble metal halide)은 플루오르화귀금속(noble metal fluoride), 염화귀금속(noble metal chloride), 브롬화귀금속(noble metal bromide) 또는 요오드화귀금속(noble metal iodide)에서 선택된 것이 바람직하며 더욱 바람직하게는 염화귀금속, 브롬화귀금속 또는 요오드화귀금속에서 선택된 것이 바람직하며, 가장 바람직하게는 염화귀금속인 것이 가장바람직하다. 상기 할로겐화귀금속은 할로겐화금, 할로겐화은 또는 할로겐화팔라듐에서 선택된 것이 바람직하며, 상기 할로겐화금은 플루오르화금, 염화금, 브롬화금 또는 요오드화금에서 선택된 것이 바람직하며, 상기 할로겐화은은 플루오르화은, 염화은, 브롬화은 또는 요오드화은에서 선택된 것이 바람직하고, 상기 할로겐화팔라듐은 플루오르화팔라듐, 염화팔라듐, 브롬화팔라듐 또는 요오드화팔라듐에서 선택된 것이 바람직하다. 또한 상기 할로겐화귀금속은 할로겐화귀금속수화물을 포함한다. Precious metal oxides, precious metal materials or halogenated precious metals may be used as precursors for the production of precious metal nanowires, and the precious metal oxides are selected from silver oxide, gold oxide or palladium oxide, and the precious metal materials are selected from silver, gold or palladium. The noble metal halide is preferably selected from noble metal fluoride, noble metal chloride, noble metal bromide or noble metal iodide, more preferably. Is preferably selected from noble metal chlorides, noble metal bromide or noble metal iodide, and most preferably the noble metal chloride. The noble metal halide is preferably selected from halides, silver halides or palladium halides, and the halides are preferably selected from gold fluoride, gold chloride, gold bromide or gold iodide, and the silver halide is selected from silver fluoride, silver chloride, silver bromide or silver iodide. Preferably, the palladium halide is selected from palladium fluoride, palladium chloride, palladium bromide or palladium iodide. In addition, the halide noble metal includes halide noble metal hydrate.

상기 선구물질은 바람직하게 귀금속산화물 또는 귀금속물질인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 귀금속산화물인 것이 더욱 바람직하다. The precursor is preferably a noble metal oxide or a noble metal material, more preferably a noble metal oxide.

귀금속 나노와이어의 자성 특성을 조절하기 위하여 상기 선구물질은 전이금속물질을 더 포함할 수 있으며, 상기 전이금속물질은 Co, Fe, Mg, Mn, Cr, Zr, Cu, Zn, V, Ti, Nb 또는 Y, 또는 이들의 혼합물일 수 있다. In order to control the magnetic properties of the precious metal nanowires, the precursor may further include a transition metal material, and the transition metal material may be Co, Fe, Mg, Mn, Cr, Zr, Cu, Zn, V, Ti, Nb. Or Y, or mixtures thereof.

상기 열처리 온도조건, 불활성 기체의 흐름 조건(carrier gas flow rate) 및 열처리 시의 압력 조건은 독립적으로 변화될 수 있으나, 상기 세가지 조건이 다른 조건의 상태에 따라 의존적으로 변화되어야 바람직한 품질 및 형상의 귀금속 단결정 나노와이어를 얻을 수 있다.The heat treatment temperature conditions, carrier gas flow rate and pressure conditions during the heat treatment may be changed independently, but the three conditions must be changed depending on the conditions of the other conditions, and the precious metal of the desired quality and shape. Single crystal nanowires can be obtained.

따라서 상기 세가지 조건들의 수치 한정이 독립적으로 의미를 갖기 보다는 세가지 조건이 합쳐진 상태에서 가장 바람직한 귀금속 단결정 나노와이어의 제조방법이 된다. Therefore, rather than the numerical limitation of the three conditions independently have a meaning, it is the method of manufacturing the most preferable noble metal single crystal nanowires in the three conditions combined.

상기 반응로 전단부 및 반응로 후단부 각각의 온도는 선구물질의 녹는점, 기화점, 기화 에너지등의 물리적 성질 및 불활성 기체의 흐름 조건 및 열처리 시의 압력 조건에 따라 최적화 되어야 하지만, 바람직하게 상기 반응로 전단부의 온도가 상기 반응로 후단부의 온도 이상의 온도로 유지되는 것이 바람직하며, 상기 반응로 전단부의 온도에서 상기 반응로 후단부의 온도를 뺀 온도차가 0 내지 700℃인 것이 바람직하다. The temperature of each of the front end and the rear end of the reactor should be optimized according to the physical properties such as melting point, vaporization point, and vaporization energy of the precursors, flow conditions of inert gas, and pressure conditions during heat treatment. It is preferable that the temperature of the front end of the reactor is maintained at a temperature equal to or higher than the temperature of the rear end of the reactor, and the temperature difference obtained by subtracting the temperature of the rear end of the reactor from the temperature of the front end of the reactor is preferably 0 to 700 ° C.

상기 불활성 기체는 상기 반응로 전단부에서 상기 반응로 후단부 쪽으로 100 내지 600 sccm 흘려주는 것이 바람직하며, 선구물질이 귀금속산화물 또는 귀금속물질일 경우 상기 불활성 기체는 상기 반응로 전단부에서 상기 반응로 후단부 쪽으로 400 내지 600 sccm 흘려주는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 450 내지 550 sccm 흘려주는 것이 더욱 바람직하다. 선구물질이 할로겐화귀금속일 경우 상기 불활성 기체는 상기 반응로 전단부에서 상기 반응로 후단부 쪽으로 100 내지 300 sccm 흘려주는 것이 바람직하다. Preferably, the inert gas flows from 100 to 600 sccm from the front end of the reactor to the rear end of the reactor, and when the precursor material is a noble metal oxide or a noble metal material, the inert gas is after the reactor at the front of the reactor. It is preferable to flow 400 to 600 sccm toward the end, and more preferably 450 to 550 sccm. When the precursor is a noble metal halide, the inert gas is preferably flowed from 100 to 300 sccm from the front end of the reactor toward the rear end of the reactor.

상기 열처리시의 압력은 상압보다 낮은 압력을 갖는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 상기 열처리는 2 내지 50 torr의 압력이 더욱 바람직하며, 가장 바람직하게는 2 내지 20 torr의 압력이 가장 바람직하다. 그러나, 선구물질이 할로겐화귀금속일 경우 상압을 사용하여 제조하여도 무방하다. The pressure during the heat treatment preferably has a pressure lower than the normal pressure, more preferably, the heat treatment is more preferably a pressure of 2 to 50 torr, most preferably a pressure of 2 to 20 torr. However, if the precursor is a halide noble metal, it may be prepared using normal pressure.

상기의 반응로 온도 조건, 불활성 기체의 흐름 조건 및 열처리시 압력조건은 선구물질의 기화 정도, 시간당 단결정 기판으로 전달되는 기화된 선구물질의 양, 단결정 기판 상의 귀금속 물질의 핵생성 및 성장 속도, 단결정 기판 상 생성된 귀금속 물질(나노와이어)의 표면 에너지, 단결정 기판 상 생성된 귀금속 물질(나노와이어)의 응집 정도, 단결정 기판 상 생성된 귀금속 물질의 형상(morphology)에 영향을 미치게 된다. The reaction temperature of the reactor, the flow conditions of the inert gas and the pressure conditions during the heat treatment are the degree of vaporization of the precursor, the amount of vaporized precursor delivered to the single crystal substrate per hour, nucleation and growth rate of the precious metal material on the single crystal substrate, single crystal It affects the surface energy of the noble metal material (nanowire) generated on the substrate, the degree of aggregation of the noble metal material (nanowire) generated on the single crystal substrate, and the morphology of the noble metal material formed on the single crystal substrate.

따라서, 상기의 온도, 불활성 기체의 흐름 및 열처리시 압력조건에서 본 발명의 선구물질을 이용하여 기상이송법으로 가장 바람직한 품질과 형상으로 귀금속 나노와이어를 제조할 수 있게 된다. 상기의 조건 범위를 벗어날 시에는 제조된 나노와이어의 응집, 형상의 변화, 결함과 같은 품질의 문제가 발생할 수 있고 나노와이어의 형태가 아닌 입자, 로드등의 금속체를 얻게 되는 문제점이 있다. Therefore, using the precursor of the present invention at the temperature, the flow of the inert gas and the pressure during the heat treatment, it is possible to manufacture the precious metal nanowires in the most desirable quality and shape by the vapor phase transfer method. When the condition is out of the above range, quality problems such as agglomeration of nanowires, changes in shape, and defects may occur, and there is a problem of obtaining metal bodies such as particles and rods, which are not in the form of nanowires.

열처리 시간 또한 상기의 온도, 불활성 기체의 흐름 및 열처리시 압력조건에 따라 최적화 되어야 하는데, 바람직하게는 30분 내지 2시간동안 열처리 하는 것이 바람직하다. 상기의 열처리 시간동안 불활성 기체에 의해 기화된 선구물질이 단결정 기판으로 이동하여 핵 생성 및 성장에 참여하게 되지만, 이와 동시에 단결정 기판에 이미 형성된 귀금속 물질들 사이에서 기상 및 기판 표면을 통한 귀금속 물질이동(원자 또는 클러스터 단위의 물질이동)이 일어나며 오스왈드 라이프닝(Ostwald ripening)이 일어나게 된다. The heat treatment time should also be optimized according to the temperature, the flow of inert gas, and the pressure conditions during the heat treatment, preferably, the heat treatment for 30 minutes to 2 hours. During the heat treatment time, the precursors vaporized by the inert gas move to the single crystal substrate to participate in nucleation and growth, but at the same time, the precious metal materials move through the gas phase and the substrate surface between the precious metal materials already formed on the single crystal substrate ( Mass transfer on an atomic or cluster basis occurs and Ostwald ripening occurs.

따라서, 상기의 열처리 후 귀금속 나노와이어가 형성된 단결정 기판을 선구물질을 제거한 상태로 다시 열처리 하여 귀금속 나노와이어의 밀도, 크기등을 조절 할 수도 있다. Therefore, after the heat treatment, the single crystal substrate on which the noble metal nanowires are formed may be heat-treated again to remove the precursors, thereby controlling the density, size, and the like of the noble metal nanowires.

상술한 바와 같이 본 발명의 제조방법은 귀금속산화물, 귀금속물질 또는 할로겐화귀금속을 선구물질로 이용한다는 점과 상기 선구물질을 이용하여 귀금속나노와이어를 제조할 수 있는 기상이송법을 제안하는 데에 있으므로 본 제조방법에 사용가능한 선구물질은 모든 귀금속산화물, 귀금속물질 또는 할로겐화귀금속이 가능하고, 이를 이용하여 모든 귀금속 단결정 나노와이어가 제조 가능하다. 특히 상기 귀금속산화물은 산화금, 산화은, 산화팔라듐, 산화백금, 산화이리듐, 산화오스뮴, 산화로듐 또는 산화루테늄이 사용 가능하며, 상기의 귀금속산화물을 이용하여 금, 은, 팔라듐, 백금, 이리듐, 오스뮴, 로듐 또는 루테늄 단결정 나노와이어를 제조할 수 있다.As described above, since the production method of the present invention uses a noble metal oxide, a noble metal material, or a halide noble metal as a precursor and proposes a gas phase transfer method for producing a noble metal nanowire using the precursor, Precursors usable in the production method may be any noble metal oxide, noble metal material or halide noble metal, and all noble metal single crystal nanowires can be produced using the same. In particular, the noble metal oxide may be gold oxide, silver oxide, palladium oxide, platinum oxide, iridium oxide, osmium oxide, rhodium oxide or ruthenium oxide, and gold, silver, palladium, platinum, iridium, osmium using the noble metal oxide. , Rhodium or ruthenium single crystal nanowires may be prepared.

상기 산화금, 산화은, 산화팔라듐, 산화백금, 산화이리듐, 산화오스뮴, 산화로듐 또는 산화루테늄의 귀금속산화물은 상온 상압에서 열역학적으로 안정한 양론 비를 갖는 산화물일 수 있으며, 귀금속에 의한 점결함 또는 산소에 의한 점결함에 기인한 상기 안정한 양론 비를 갖지 않는 귀금속 산화물 일 수 있다. The precious metal oxide of gold oxide, silver oxide, palladium oxide, platinum oxide, iridium oxide, osmium oxide, rhodium oxide or ruthenium oxide may be an oxide having a stoichiometric ratio that is thermodynamically stable at normal temperature and pressure, It may be a noble metal oxide having no stable stoichiometric ratio due to caking.

또한 상기 반도체 또는 부도체 단결정 기판은 상기의 열처리 조건에서 화학적/열적으로 안정한 반도체 또는 부도체이면 모두 사용가능하나 바람직하게는 실리콘 단결정, 게르마늄 단결정 또는 실리콘게르마늄 단결정에서 선택된 4족 단결정, 갈륨비소 단결정, 인듐인 단결정 또는 갈륨인 단결정에서 선택된 3-5족 단결정, 2-6족 단결정, 4-6족 단결정, 사파이어 단결정 또는 이산화규소 단결정에서 선택된 단결정 기판을 사용하는 것이 바람직하다. The semiconductor or non-conductor single crystal substrate may be used as long as it is a chemically or thermally stable semiconductor or non-conductor under the above heat treatment conditions, but is preferably a Group 4 single crystal selected from silicon single crystal, germanium single crystal, or silicon germanium single crystal, gallium arsenide single crystal, and indium. It is preferable to use a single crystal substrate selected from group 3-5 single crystal, group 2-6 single crystal, group 4-6 single crystal, sapphire single crystal or silicon dioxide single crystal selected from single crystal which is single crystal or gallium.

그러나, 상기 기판은 단순히 기판 상부로 귀금속 나노와이어가 형성될 공간을 제공해 주는 역할을 할 뿐이므로 필요에 의해 상술한 단결정 기판 물질의 다결정체를 사용하여도 무방하다. However, since the substrate merely serves to provide a space in which the precious metal nanowires are to be formed on the substrate, the above-described polycrystal of the single crystal substrate material may be used if necessary.

본 발명의 제조방법의 우수함을 실험적으로 입증하기 위하여 본 발명의 제조방법에 따라 산화은, 산화금, 산화팔라듐을 선구물질로 사용하여 Ag 단결정 나노와이어, Au 단결정 나노와이어 또는 Pd 단결정 나노와이어를 각각 제조(실시예 1, 2, 3) 하였다. 앞서 상술한 바와 같이 상기 산화은, 산화금, 산화팔라듐은 안정한 양 론 비를 갖는 Ag2O, AgO, Au2O, AuO, Au2O3, PdO일 수 있으며, 안정한 양론 비를 갖지 않는 산화은, 산화금, 산화팔라듐일 수 있다. In order to experimentally prove the superiority of the production method of the present invention, Ag single crystal nanowires, Au single crystal nanowires or Pd single crystal nanowires were prepared using silver oxide, gold oxide and palladium oxide as precursors, respectively. (Example 1, 2, 3). As described above, the silver oxide, gold oxide, and palladium oxide may be Ag 2 O, AgO, Au 2 O, AuO, Au 2 O 3, PdO having a stable stoichiometric ratio, and silver oxide having no stable stoichiometric ratio, Gold oxide, palladium oxide.

하기의 실시예 1, 2, 3에서는 각각 Ag2O, Au2O3, PdO를 선구물질로 사용하였다. In Examples 1, 2, and 3, Ag 2 O, Au 2 O 3, and PdO were used as precursors, respectively.

이때, 앞서 상술한 바와 같이 반응로 전단부 및 반응로 후단부 각각의 온도는 선구물질의 녹는점, 기화점, 기화 에너지등의 물리적 성질에 따라 최적화 되어야 하므로 선구물질로 산화은, 은 또는 할로겐화은을 이용하여 Ag 단결정 나노와이어를 제조할 경우 상기 반응로 전단부의 온도에서 상기 반응로 후단부의 온도를 뺀 온도차가 250 내지 650℃ 인 것이 바람직하고, 선구물질(귀금속 산화물)은 850 내지 1050℃로 유지되고, 상기 단결정 기판은 400 내지 600℃로 유지되는 것이 바람직하다. At this time, as described above, the temperature of each of the front end of the reactor and the rear end of the reactor should be optimized according to physical properties such as melting point, vaporization point, and vaporization energy of the precursor, so that silver oxide, silver, or silver halide is used as the precursor. In the case of preparing Ag single crystal nanowires, the temperature difference obtained by subtracting the temperature of the rear end of the reactor from the temperature of the front end of the reactor is preferably 250 to 650 ° C., and the precursor (precious metal oxide) is maintained at 850 to 1050 ° C., The single crystal substrate is preferably maintained at 400 to 600 ℃.

상기 선구물질로 산화금, 금 또는 할로겐화금을 이용하여 Au 단결정 나노와이어를 제조할 경우 상기 반응로 전단부의 온도에서 상기 반응로 후단부의 온도를 뺀 온도차가 0 내지 300℃ 인 것이 바람직하고, 상기 선구물질은 1000 내지 1200℃로 유지되고, 상기 단결정 기판은 900 내지 1000℃로 유지되는 것이 바람직하다. When the Au single crystal nanowire is manufactured using gold oxide, gold, or halide as the precursor, the temperature difference obtained by subtracting the temperature of the rear end of the reactor from the temperature of the front end of the reactor is preferably 0 to 300 ° C. The material is maintained at 1000 to 1200 ° C and the single crystal substrate is preferably maintained at 900 to 1000 ° C.

상기 선구물질로 산화팔라듐, 팔라듐 또는 할로겐화팔라듐를 이용하여 Pd 단결정 나노와이어를 제조할 경우 상기 반응로 전단부의 온도에서 상기 반응로 후단부의 온도를 뺀 온도차가 0 내지 300℃ 인 것이 바람직하고, 상기 선구물질은 1000 내지 1200℃로 유지되고, 상기 단결정 기판은 900 내지 1000℃로 유지되는 것이 바람직하다. When manufacturing Pd single crystal nanowires using palladium oxide, palladium or palladium halide as the precursor, the temperature difference obtained by subtracting the temperature of the rear end of the reactor from the temperature of the front end of the reactor is preferably 0 to 300 ° C. Is maintained at 1000 to 1200 ℃, the single crystal substrate is preferably maintained at 900 to 1000 ℃.

(실시예 1)(Example 1)

반응로에서 기상이송법을 이용하여 Ag 단결정 나노와이어를 합성하였다. Ag single crystal nanowires were synthesized by vapor phase transfer in a reactor.

상기 반응로는 전단부와 후단부로 구별이 되고 독립적으로 가열체(heating element) 및 온도 조절 장치를 구비하고 있다. 반응로내의 관은 직경 1인치, 길이 60cm 크기의 석영 (Quzrtz) 재질로 된 것을 사용하였다. The reactor is divided into a front end and a rear end, and is independently provided with a heating element and a temperature control device. The tube in the reactor was made of quartz (Quzrtz) material with a diameter of 1 inch and a length of 60 cm.

반응로 전단부의 가운데에 선구물질인 Ag2O(Sigma-Aldrich, 226831) 0.5g을 담은 고순도 알루미나 재질의 보트형 용기를 위치시키고, 반응로 후단부의 가운데에는 실리콘 기판을 위치시켰다. 아르곤 기체는 반응로 전단부로 투입되어 반응로 후단부로 배기되며 반응로 후단부에는 진공펌프가 구비되어 있다. 상기 진공펌프를 이용하여 석영 관내 압력을 15 torr로 유지하였으며, MFC(Mass Flow Controller)를 이용하여 500 sccm의 Ar이 흐르도록 하였다. A boat-type vessel made of high purity alumina containing 0.5 g of Ag 2 O (Sigma-Aldrich, 226831), a precursor, was placed in the center of the front end of the reactor, and a silicon substrate was placed in the center of the rear end of the reactor. Argon gas is introduced into the front end of the reactor and exhausted to the rear end of the reactor, and a vacuum pump is provided at the rear end of the reactor. The vacuum pump was used to maintain a pressure in the quartz tube at 15 torr, and 500 sccm of Ar was flowed using a Mass Flow Controller (MFC).

상기 실리콘 기판은 표면에 자연산화막이 형성되어 있는 (100)결정면을 갖는 실리콘 웨이퍼를 사용하였다. As the silicon substrate, a silicon wafer having a (100) crystal surface on which a natural oxide film is formed is used.

반응로 전단부(선구물질이 담긴 알루미나 보트)의 온도는 950℃로 유지하고, 반응로 후단부(실리콘 기판)의 온도는 500℃로 유지한 상태에서 30분 동안 열처리 하여 Ag 단결정 나노와이어를 제조하였다.The temperature of the front end of the reactor (alumina boat containing the precursor) was maintained at 950 ° C., and the temperature of the rear end of the reactor (silicon substrate) was maintained at 500 ° C. for 30 minutes to prepare Ag single crystal nanowires. It was.

(실시예 2)(Example 2)

반응로에서 기상이송법을 이용하여 Au 단결정 나노와이어를 합성하였다. In the reactor, Au single crystal nanowires were synthesized by vapor phase transfer.

선구물질, 열처리 온도 및 단결정 기판의 물질을 제외하고 실시예 1과 동일한 조건 및 장치를 이용하여 Au 나노와이어를 제조하였다. Au nanowires were prepared using the same conditions and apparatus as in Example 1 except for the precursor, the heat treatment temperature, and the material of the single crystal substrate.

선구물질로 Au2O3(Sigma-Aldrich, 334057) 0.05g을 사용하였고, 단결정 기판으로 표면이 (0001)면인 사파이어 단결정을 사용하였다. 0.05 g of Au 2 O 3 (Sigma-Aldrich, 334057) was used as a precursor, and a sapphire single crystal having a (0001) surface was used as a single crystal substrate.

반응로 전단부(선구물질이 담긴 알루미나 보트)의 온도는 1100℃로 유지하고, 반응로 후단부(사파이어 기판)의 온도는 900℃로 유지한 상태에서 30분 동안 열처리 하여 Au 단결정 나노와이어를 제조하였다.The Au single crystal nanowires were prepared by heat treatment for 30 minutes while maintaining the temperature of the front end of the reactor (alumina boat containing the precursor) at 1100 ° C and the temperature of the rear end of the reactor (sapphire substrate) at 900 ° C. It was.

(실시예 3)(Example 3)

반응로에서 기상이송법을 이용하여 Pd 단결정 나노와이어를 합성하였다. In the reactor, Pd single crystal nanowires were synthesized by vapor phase transfer.

선구물질, 열처리 온도, 압력 및 단결정 기판의 물질을 제외하고 실시예 1과 동일한 조건 및 장치를 이용하여 Pd 나노와이어를 제조하였다. Pd nanowires were prepared using the same conditions and apparatus as in Example 1 except for the precursor, heat treatment temperature, pressure, and material of the single crystal substrate.

선구물질로 PdO(Sigma-Aldrich, 203971) 0.03g을 사용하였고, 단결정 기판으로 표면이 (0001)면인 사파이어 단결정을 사용하였다. 진공펌프를 이용하여 석영 관내 압력을 5 torr로 유지하였다.0.03 g of PdO (Sigma-Aldrich, 203971) was used as a precursor, and a sapphire single crystal having a (0001) surface was used as a single crystal substrate. A vacuum pump was used to maintain the pressure in the quartz tube at 5 torr.

반응로 전단부(선구물질이 담긴 알루미나 보트)의 온도는 1100℃로 유지하 고, 반응로 후단부(사파이어 기판)의 온도는 900℃로 유지한 상태에서 30분 동안 열처리 하여 Pd 단결정 나노와이어를 제조하였다.The temperature of the front end of the reactor (alumina boat containing precursor) was maintained at 1100 ° C., and the temperature of the rear end of the reactor (sapphire substrate) was maintained at 900 ° C. for 30 minutes to prepare Pd single crystal nanowires. It was.

본 발명의 제조방법에 따라 팔라듐을 선구물질로 사용(실시예 4)하여 Pd 단결정 나노와이어를 제조하였으며, 염화금을 선구물질로 사용(실시예 5)하여 Au 단결정 나노와이어를 제조하였다.Pd single crystal nanowires were prepared by using palladium as a precursor (Example 4) according to the preparation method of the present invention, and Au single crystal nanowires were prepared by using gold chloride as a precursor (Example 5).

(실시예 4)(Example 4)

반응로에서 기상이송법을 이용하여 Pd 단결정 나노와이어를 합성하였다. In the reactor, Pd single crystal nanowires were synthesized by vapor phase transfer.

선구물질로 Pd(Sigma-Aldrich, 203939) 0.03 g을 사용한 것을 제외하고 실시예 3과 동일한 조건 및 장치를 이용하여 Pd 단결정 나노와이어를 제조하였다. Pd single crystal nanowires were prepared using the same conditions and apparatus as Example 3, except that 0.03 g of Pd (Sigma-Aldrich, 203939) was used as a precursor.

(실시예 5)(Example 5)

반응로에서 기상이송법을 이용하여 Au 단결정 나노와이어를 합성하였다. In the reactor, Au single crystal nanowires were synthesized by vapor phase transfer.

선구물질, 압력, 불활성기체의 흐름조건을 제외하고 실시예 2와 동일한 조건 및 장치를 이용하여 Au 단결정 나노와이어를 제조하였다. Au single crystal nanowires were prepared using the same conditions and apparatus as in Example 2 except for precursors, pressures, and inert gas flow conditions.

선구물질로 AuCl(Sigma-Aldrich, 481130) 0.05 g을 사용하였으며, 진공펌프를 이용하여 석영 관내 압력을 5 torr로 유지하였으며, MFC(Mass Flow Controller)를 이용하여 150 sccm의 Ar이 흐르도록 하였다. 0.05 g of AuCl (Sigma-Aldrich, 481130) was used as a precursor, and the pressure in the quartz tube was maintained at 5 torr using a vacuum pump, and 150 sccm of Ar was flowed using a MFC (Mass Flow Controller).

상기 실시예 1 내지 5을 통해 제조된 귀금속 단결정 나노와이어를 분석하여 본 발명의 제조 방법으로 제조된 귀금속 단결정 나노와이어의 품질, 형상 및 순도등을 분석하였다. The noble metal single crystal nanowires prepared in Examples 1 to 5 were analyzed to analyze the quality, shape, and purity of the noble metal single crystal nanowires prepared by the manufacturing method of the present invention.

도 1 내지 도 6은 실시예 1을 통해 제조된 Ag 나노와이어를 이용한 측정 결과이다. 1 to 6 show measurement results using Ag nanowires prepared in Example 1. FIG.

도 1은 실리콘 단결정 기판위에 제조된 Ag 나노와이어의 SEM(Scanning Electron Microscope) 사진이며, 도 1에서 알 수 있듯이 다량의 나노와이어가 수십 마이크로미터 길이를 갖는 균일한 크기로 실리콘 단결정 기판과 분리되어 제조됨을 알 수 있으며, 나노와이어의 장축 방향으로 곧게 뻗은 형상을 가지며 나노와이어끼리 뭉침 없이 개별적으로 분리 가능한 Ag 나노와이어가 제조된 것을 알 수 있으며, Ag 단결정 나노와이어의 단축의 지름이 80 내지 150 nm이며 장축의 길이는 10 ㎛ 이상임을 알 수 있다.1 is a scanning electron microscope (SEM) photograph of an Ag nanowire manufactured on a silicon single crystal substrate. As shown in FIG. 1, a large amount of nanowires are separated from a silicon single crystal substrate in a uniform size having a length of several tens of micrometers. It can be seen that the Ag nanowires have a shape extending straight in the direction of the long axis of the nanowires and can be separated separately without agglomeration of the nanowires, the diameter of the single axis Ag single crystal nanowires is 80 to 150 nm It can be seen that the length of the major axis is 10 μm or more.

도 2는 Ag 나노와이어의 TEM(Transmission Electron Microscope) 사진이며, 도 2를 통해 제조된 Ag 나노와이어의 형상을 상세히 관찰하면 매끈한 표면을 갖는 Ag 나노와이어가 형성된 것을 알 수 있으며, 상기 Ag 단결정 나노와이어의 성장방향에 대한 수직방향의 단면은 단면 외주 상 접선의 기울기 값이 연속적으로 변화되는 부드럽게 곡률진 형상을 가지고, 표면 에너지의 최소화를 위해 상기 단면이 원형인 것을 알 수 있다. 또한 Ag 단결정 나노와이어의 성장 방향 쪽의 끝단의 단면이 각이 지지 않은 타원형인 것을 알 수 있다.FIG. 2 is a TEM (Transmission Electron Microscope) photograph of the Ag nanowire, and when the shape of the Ag nanowire manufactured in FIG. 2 is observed in detail, it can be seen that Ag nanowires having a smooth surface are formed. The cross section perpendicular to the growth direction has a smoothly curved shape in which the slope value of the tangent on the outer periphery of the cross section is continuously changed, and the cross section is circular for minimizing surface energy. Moreover, it turns out that the cross section of the edge part of the growth direction side of Ag single crystal nanowire is elliptical without angle.

도 3은 제조된 단일한 Ag 나노와이어에서 3축의 존 엑시스(Zone Axis)에 대한 SAED(Selected Area Electron Diffraction) 패턴들이다. 도 3의 회절 패턴들에 의해 하나의 Ag 나노와이어가 단일한 결정체임을 알 수 있으며, 도 3의 존 엑시스 점(투과점)과 회절 점 사이의 거리 및 존 엑시스에 따른 전자회절 패턴 결과에 의해, 제조된 Ag 나노와이어가 면심입방구조(FCC; Face Centered Cubic)를 가짐을 알 수 있으며, 벌크 Ag와 동일한 유니트 셀(unit cell) 크기를 가짐을 알 수 있다. FIG. 3 shows Selected Area Electron Diffraction (SAED) patterns for three-axis Zone Axis in a single Ag nanowire manufactured. It can be seen from the diffraction patterns of FIG. 3 that one Ag nanowire is a single crystal, and the electron diffraction pattern according to the zone and the distance between the zone axis (transmission point) and the diffraction point of FIG. It can be seen that the manufactured Ag nanowires have a Face Centered Cubic (FCC) and have the same unit cell size as the bulk Ag.

도 4는 Ag 나노와이어의 HRTEM(High Resolution Transmission Electron Microscope)사진이다. 도 4에서 알 수 있듯이 부드럽게 곡률 진 Ag 나노와이어의 장축을 이루는 표면이 원자적으로도 불규칙한 구조(atomically rough structure)임을 알 수 있으며, Ag 나노와이어의 성장방향이 <110> 방향임을 알 수 있다. 또한 (110) 면간 간격이 벌크 Ag와 동일한 0.29nm 임을 알 수 있다. 또한 다수의 Ag 나노와이어의 성장 방향을 TEM의 전자회절 분석을 통해 분석한 결과 <110> 이외에도 <100>의 성장 방향을 갖는 Ag 나노와이어 또한 존재함을 알 수 있었다. 4 is a High Resolution Transmission Electron Microscope (HRTEM) photograph of Ag nanowires. As can be seen in Figure 4 it can be seen that the surface of the long axis of the smoothly curved Ag nanowire is an atomically rough structure (atomic rough structure), it can be seen that the growth direction of the Ag nanowire is <110> direction. It can also be seen that the spacing between (110) planes is 0.29 nm, which is the same as that of bulk Ag. In addition, as a result of analyzing the growth direction of a plurality of Ag nanowires by electron diffraction analysis of TEM, it was found that Ag nanowires having a growth direction of <100> exist in addition to <110>.

도 5는 TEM 장비에 부착된 EDS(Energy Dispersive Spectroscopy)를 이용한 Ag 나노와이어의 성분 분석 결과이다. 도 5의 결과를 통해 알 수 있듯이 그리드(grid)와 같이 측정장비의 특성상 부차적으로 측정된 물질을 제외하면 제조된 나노와이어가 Ag 만으로 이루어진 것을 알 수 있다.5 is a component analysis result of Ag nanowires using Energy Dispersive Spectroscopy (EDS) attached to a TEM device. As can be seen from the results of FIG. 5, it can be seen that the nanowires manufactured are made of only Ag except for a material that is additionally measured due to characteristics of a measuring device such as a grid.

도 6은 Ag 나노와이어의 XRD(X-Ray Diffraction) 결과이다. 상기 도 6의 회절 결과는 회절 픽의 이동(peak shift)없이 벌크의 Ag 회절 결과와 정확히 일치되며, 제조된 Ag 나노와이어가 면심입방구조(FCC; Face Centered Cubic)를 가짐을 알 수 있다. 6 shows X-ray diffraction (XRD) results of Ag nanowires. The diffraction results of FIG. 6 are exactly matched with the bulk Ag diffraction results without a peak shift of the diffraction pick, and it can be seen that the manufactured Ag nanowires have a Face Centered Cubic (FCC) structure.

도 7 내지 도 10은 실시예 2을 통해 제조된 Au 나노와이어를 이용한 측정 결과이다. 도 7은 사파이어 단결정 기판위에 제조된 Au 나노와이어의 SEM(Scanning Electron Microscope) 사진이며, Ag 나노와이어 제조 결과와 마찬가지로 다량의 나노와이어가 수십 마이크로미터 길이를 갖는 균일한 크기로 사파이어 단결정 기판과 분리되어 제조됨을 알 수 있으며, 나노와이어의 장축 방향으로 곧게 뻗은 형상을 가지며 나노와이어끼리 뭉침 없이 개별적으로 분리 가능한 Au 나노와이어가 제조된 것을 알 수 있으며, Au 단결정 나노와이어의 단축의 지름이 50 내지 150 nm이며 장축의 길이는 50 ㎛ 이상임을 알 수 있다.7 to 10 are measurement results using Au nanowires prepared in Example 2. FIG. FIG. 7 is a SEM (Scanning Electron Microscope) photograph of Au nanowires prepared on a sapphire single crystal substrate, and a large amount of nanowires are separated from the sapphire single crystal substrate in a uniform size having a length of several tens of micrometers as in the result of Ag nanowire production. It can be seen that the Au nanowires have a shape extending straight in the direction of the long axis of the nanowires and can be separated separately without agglomeration of the nanowires, the diameter of the single axis of the Au single crystal nanowire is 50 to 150 nm It can be seen that the length of the major axis is 50 ㎛ or more.

도 8은 Au 나노와이어의 XRD(X-Ray Diffraction) 결과이다. 상기 도 8의 회절 결과는 회절 픽의 이동(peak shift)없이 벌크의 Au 회절 결과와 정확히 일치되며, 제조된 Au 나노와이어가 면심입방구조(FCC; Face Centered Cubic)를 가짐을 알 수 있다. 8 is an X-ray diffraction (XRD) result of Au nanowires. The diffraction results of FIG. 8 are exactly matched with the bulk Au diffraction results without peak shift, and it can be seen that the prepared Au nanowires have a face centered cubic (FCC) structure.

제조된 Au 나노와이어의 구조 및 형상을 TEM을 이용하여 상세히 관찰하면, 도 9 (a) 내지 (b)의 결과에서 알 수 있듯이 제조된 Au 나노와이어가 매끈한 표면을 가짐을 알 수 있으며, Ag와는 달리 상기 Au 단결정 나노와이어의 성장 방향 쪽의 끝단이 각이져 있는 것(faceted shape)을 알 수 있으며 도 9 (a)의 SAED를 통해 제조된 Au 나노와이어가 단일한 결정체로 이루어진 단결정체임을 알 수 있으며, Au 단결정 나노와이어의 성장방향(장축)이 <110> 방향이며, 다수의 Au 나노와이어의 성장 방향을 TEM의 전자회절 분석을 통해 분석한 결과 <110> 이외에도 <100>의 성장 방향을 갖는 Au 나노와이어 또한 존재함을 알 수 있었다. 또한 상기 각진 형태의 나노와이어의 각진 표면을 형성하는 각 면은 {111} {110} {100}과 같은 저지수 면임을 알 수 있다. Observing the structure and shape of the prepared Au nanowires in detail using TEM, as can be seen from the results of FIGS. 9 (a) to (b), it can be seen that the prepared Au nanowires have a smooth surface. In contrast, it can be seen that the end of the Au single-crystal nanowire growth direction side (faceted shape) and that the Au nanowires prepared through the SAED of Figure 9 (a) is a single crystal consisting of a single crystal The growth direction (long axis) of the Au single crystal nanowires is <110>, and the growth directions of the plurality of Au nanowires are analyzed by electron diffraction analysis of the TEM, and have a growth direction of <100> in addition to <110>. It can be seen that Au nanowires also exist. In addition, it can be seen that each surface forming the angled surface of the angular shape nanowire is a low-water surface such as {111} {110} {100}.

도 10은 TEM 장비에 부착된 EDS(Energy Dispersive Spectroscope)를 이용한 Au 나노와이어의 성분 분석 결과이다. 도 10의 결과를 통해 알 수 있듯이 그리드(grid)와 같이 측정 장비의 특성상 부차적으로 측정된 물질을 제외하면 제조된 나노와이어가 Au 만으로 이루어진 것을 알 수 있다.10 is a component analysis result of Au nanowires using an EDS (Energy Dispersive Spectroscope) attached to a TEM device. As can be seen from the results of FIG. 10, it can be seen that the nanowires manufactured are made of only Au except for a material that is additionally measured due to the characteristics of a measuring device such as a grid.

도 11 내지 도 14는 실시예 3을 통해 제조된 Pd 나노와이어를 이용한 측정 결과이다. 도 11은 사파이어 단결정 기판위에 제조된 Pd 나노와이어의 SEM(Scanning Electron Microscope) 사진이며, Ag 나노와이어 제조 결과와 마찬가지로 다량의 나노와이어가 수 마이크로미터 길이를 갖는 균일한 크기로 사파이어 단결정 기판과 분리되어 제조됨을 알 수 있으며, 나노와이어의 장축 방향으로 곧게 뻗은 형상을 가지며 나노와이어끼리 뭉침 없이 개별적으로 분리 가능한 Pd 나노와이어가 제조된 것을 알 수 있으며, Pd 단결정 나노와이어의 단축의 지름이 50 내지 150 nm이며 장축의 길이는 5 ㎛ 이상임을 알 수 있다. 11 to 14 show measurement results using Pd nanowires prepared in Example 3. FIG. FIG. 11 is a scanning electron microscope (SEM) photograph of Pd nanowires prepared on a sapphire single crystal substrate, and a large amount of nanowires are separated from the sapphire single crystal substrate in a uniform size having a length of several micrometers, similar to the results of Ag nanowire manufacturing. It can be seen that the Pd nanowires, which have a shape extending straight in the direction of the long axis of the nanowires and can be individually separated without the agglomeration of the nanowires, are produced, and the diameter of the short axis of the Pd single crystal nanowires is 50 to 150 nm. It can be seen that the length of the major axis is 5 ㎛ or more.

도 12는 Pd 나노와이어의 XRD(X-Ray Diffraction) 결과이다. 상기 도 12의 회절 결과에서 알 수 있듯이 제조된 Pd 나노와이어가 벌크 Pd의 회절결과와 일치하며, 면심입방구조(FCC; Face Centered Cubic)를 가짐을 알 수 있다. 12 is an X-ray diffraction (XRD) result of Pd nanowires. As can be seen from the diffraction results of FIG. 12, the prepared Pd nanowires are consistent with the bulk Pd diffraction results and have a face centered cubic (FCC) structure.

제조된 Pd 나노와이어의 구조 및 형상을 TEM을 이용하여 상세히 관찰하면, 도 13 (a) 내지 (b)의 결과에서 알 수 있듯이 제조된 Pd 나노와이어가 매끈한 표면을 가짐을 알 수 있으며, Ag와는 달리 상기 Pd 단결정 나노와이어의 성장 방향 쪽의 끝단이 각이져 있는 것(faceted shape)을 알 수 있으며 도 13 (a)의 SAED를 통해 제조된 Pd 나노와이어가 단일한 결정체로 이루어진 단결정체임을 알 수 있으며, Pd 단결정 나노와이어의 성장방향(장축)이 <100> 방향임을 알 수 있다. 또한 다수의 Pd 나노와이어의 성장 방향을 TEM의 전자회절 분석을 통해 분석한 결과 [100] 이외에도 <110>의 성장 방향을 갖는 Pd 나노와이어 또한 존재함을 알 수 있었다. 또한 상기 각진 형태의 나노와이어의 각진 표면을 형성하는 각 면은 {111} {110} {100}과 같은 저지수 면임을 알 수 있다. Observing the structure and shape of the prepared Pd nanowires in detail using TEM, it can be seen that the Pd nanowires have a smooth surface, as shown in the results of FIGS. 13 (a) to 13 (b). In contrast, it can be seen that the end of the growth direction of the Pd single crystal nanowire is faceted (faceted shape), and that the Pd nanowire manufactured through SAED of FIG. 13 (a) is a single crystal composed of a single crystal. It can be seen that the growth direction (long axis) of the Pd single crystal nanowire is in the <100> direction. In addition, as a result of analyzing the growth direction of a plurality of Pd nanowires by electron diffraction analysis of TEM, it can be seen that Pd nanowires having a growth direction of <110> exist in addition to [100]. In addition, it can be seen that each surface forming the angled surface of the angular shape nanowire is a low-water surface such as {111} {110} {100}.

도 14는 TEM 장비에 부착된 EDS(Energy Dispersive Spectroscopy)를 이용한 Pd 나노와이어의 성분 분석 결과이다. 도 14의 결과를 통해 알 수 있듯이 그리드(grid)와 같이 측정장비의 특성상 부차적으로 측정된 물질을 제외하면 제조된 나노와이어가 Pd 만으로 이루어진 것을 알 수 있다.14 is a result of component analysis of Pd nanowires using Energy Dispersive Spectroscopy (EDS) attached to TEM equipment. As can be seen from the results of FIG. 14, it can be seen that the nanowires manufactured are made of Pd only, except for the material that is additionally measured due to the characteristics of the measuring equipment, such as a grid.

도 15 내지 도 17은 실시예 4을 통해 제조된 Pd 나노와이어를 이용한 측정 결과이다. 도 15는 사파이어 단결정 기판위에 Pd 선구물질을 이용하여 제조된 Pd 나노와이어의 SEM(Scanning Electron Microscope) 사진이며, 산화팔라듐 선구물질을 이용한 제조 결과와 마찬가지로 다량의 나노와이어가 수 마이크로미터 길이를 갖는 크기로 사파이어 단결정 기판과 분리되어 제조됨을 알 수 있으며, 나노와이어 의 장축 방향으로 곧게 뻗은 형상을 가지며 나노와이어끼리 뭉침 없이 개별적으로 분리 가능한 Pd 나노와이어가 제조된 것을 알 수 있다. 도 16에서 알 수 있듯이 제조된 Pd 나노와이어가 매끈한 표면을 가짐을 알 수 있으며, 도 16의 왼쪽 상부에 도시된 SAED를 통해 제조된 Pd 나노와이어가 단일한 결정체로 이루어진 단결정체임을 알 수 있으며, Pd 단결정 나노와이어의 성장방향(장축)이 <110> 방향임을 알 수 있다. 도 17는 TEM 장비에 부착된 EDS(Energy Dispersive Spectroscopy)를 이용한 Pd 나노와이어의 성분 분석 결과이다. 도 17의 결과를 통해 알 수 있듯이 그리드(grid)와 같이 측정장비의 특성상 부차적으로 측정된 물질을 제외하면 제조된 나노와이어가 Pd 만으로 이루어진 것을 알 수 있다. 15 to 17 show measurement results using Pd nanowires prepared in Example 4. FIG. FIG. 15 is a SEM (Scanning Electron Microscope) photograph of Pd nanowires prepared using Pd precursors on a sapphire single crystal substrate, and a large amount of nanowires have a length of several micrometers as in the case of using palladium oxide precursors. It can be seen that the sapphire single crystal substrate is separated and manufactured, Pd nanowires having a shape extending straight in the long axis direction of the nanowires and separately separable without agglomeration of the nanowires. As can be seen in FIG. 16, it can be seen that the prepared Pd nanowire has a smooth surface, and that the Pd nanowire manufactured through SAED shown in the upper left of FIG. 16 is a single crystal composed of a single crystal. It can be seen that the growth direction (long axis) of the Pd single crystal nanowire is in the <110> direction. 17 shows the results of component analysis of Pd nanowires using Energy Dispersive Spectroscopy (EDS) attached to TEM equipment. As can be seen from the result of FIG. 17, it can be seen that the nanowires manufactured are made of Pd only, except for the material that is additionally measured due to the characteristics of the measuring equipment such as a grid.

실시예 4 및 도 15 내지 도 17의 결과에서 알 수 있듯이 본 발명의 제조방법을 통해 귀금속산화물의 선구물질 뿐만 아니라 귀금속 물질을 선구물질로 사용한 경우에도 크기가 균일하며, 고품질의 단결정체이며, 불순물을 포함하지 않는 고순도 나노와이어가 기판과 분리되고 제조된 나노와이어끼리 엉김 없이 제조됨을 알 수 있다. As can be seen from Example 4 and the results of FIGS. 15 to 17, even when the noble metal oxide is used as a precursor as well as the precursor of the noble metal oxide, the size is uniform, high quality single crystals, and impurities It can be seen that the high-purity nanowires, which do not contain the nanowires, are separated from the substrate and are manufactured without entanglement between the prepared nanowires.

도 18 내지 도 19는 실시예 5을 통해 제조된 Au 나노와이어를 이용한 측정 결과이다. 도 18는 사파이어 단결정 기판위에 AuCl 선구물질을 이용하여 제조된 Au 나노와이어의 SEM(Scanning Electron Microscope) 사진이며, 도 19는 고배율의 SEM(Scanning Electron Microscope) 사진이다. AuCl의 선구물질을 이용한 경우에도 다량의 나노와이어가 수 마이크로미터 길이를 갖는 크기로 사파이어 단결정 기판과 분리되어 제조됨을 알 수 있으며, 나노와이어의 장축 방향으로 곧게 뻗은 형상을 가지며 나노와이어끼리 뭉침 없이 개별적으로 분리 가능한 Au 나노와이어가 제조된 것을 알 수 있다. 또한 상기 실시예 5를 통해 제조된 Au 나노와이어의 TEM을 이용한 전자회절 및 EDS 결과를 분석한 결과 실시예 2를 통해 제조된 Au 나노와이어와 같이 단결정이며, 고순도이고 고품질의 Au 나노와이어가 제조됨을 알 수 있다. 18 to 19 show measurement results using Au nanowires prepared in Example 5. FIG. FIG. 18 is a SEM (Scanning Electron Microscope) photograph of Au nanowires prepared using AuCl precursor on a sapphire single crystal substrate, and FIG. 19 is a high magnification SEM (Scanning Electron Microscope) photograph. Even when AuCl precursor is used, it can be seen that a large amount of nanowires are manufactured to be separated from the sapphire single crystal substrate having a size of several micrometers, and have a shape extending straight in the long axis direction of the nanowires, and the nanowires are individually separated without aggregation. It can be seen that the Au nanowires are separable. In addition, as a result of analyzing the electron diffraction and EDS results using the TEM of the Au nanowires prepared in Example 5, the Au nanowires prepared in Example 2 were prepared as a single crystal, high purity and high quality Au nanowires. Able to know.

상술한 바와 같이 본 발명의 실시예 1 내지 5에 의해 제조된 귀금속 나노와이어를 분석한 결과, 본 발명의 귀금속 나노와이어는 사용된 선구물질에 관계없이 공통적으로 크기가 균일하며, 고품질의 단결정체이며, 불순물을 포함하지 않는 고순도 나노와이어임을 알 수 있다. 또한 기판 상에 다량의 나노와이어가 형성되며, 각각의 나노와이어가 엉켜있지 않고 개별적으로 분리 가능한 것을 알 수 있다.As described above, as a result of analyzing the precious metal nanowires prepared according to Examples 1 to 5 of the present invention, the precious metal nanowires of the present invention are commonly uniform in size and high-quality single crystals regardless of the precursors used. It can be seen that it is a high purity nanowire containing no impurities. In addition, a large amount of nanowires are formed on the substrate, and it can be seen that each nanowire is not entangled and can be separated individually.

본 발명의 귀금속 나노와이어 제조방법 및 본 발명의 제조방법에 의해 제조된 귀금속 나노와이어는 제어 가능하고 재현가능하며 단순한 제조공정을 통하여 대량의 고순도 고품질 나노와이어를 제공함으로써 귀금속 나노와이어에 자체에 대한 물리적, 광학적, 전자기적 성질을 연구할 수 있는 발판을 제공하며, 금속 중 전기 전도도 및 열 전도율이 좋고 화학적으로 안정한 귀금속 나노와이어를 이용하여 전기 소자, 광 소자 또는 자기 소자의 특성을 향상시킬 수 있으며 그 크기를 감소시킬 수 있고, 특히 귀금속 나노와이어의 표면 특성을 이용한 분광 장치에 구비되거나, 생물학적 정보 검출 장치(bio sensor), 광, 전기, 자기, 열 또는 진동, 또는 이들의 조합을 검출하는 장치(sensor)에 구비되어 검출 특성을 조절하고 센서의 민 감도, 정확성, 재현성을 향상시킬 수 있다. The noble metal nanowire manufacturing method of the present invention and the noble metal nanowires produced by the manufacturing method of the present invention provide a large amount of high-purity high-quality nanowires through a controllable, reproducible, and simple manufacturing process to provide physical properties to the noble metal nanowires themselves. It provides a scaffold to study optical and electromagnetic properties, and improves the characteristics of electrical devices, optical devices, or magnetic devices by using precious metal nanowires with good electrical conductivity and thermal conductivity among metals. A device capable of reducing the size, particularly provided in a spectroscopic device using surface characteristics of precious metal nanowires, or detecting a bio sensor, light, electricity, magnetic, heat or vibration, or a combination thereof ( sensor to adjust the detection characteristics and improve the sensitivity, accuracy and reproducibility of the sensor You can.

본 발명의 제조방법은 촉매를 사용하지 않는 기상이송법을 이용하여 귀금속 나노와이어를 제조할 수 있어 그 공정이 간단하고 재현성이 있으며, 제조된 나노와이어가 결함 및 불순물을 포함하지 않는 완벽한 단결정 상태의 고순도 고품질 귀금속 나노와이어인 장점을 가지며, 단결정 기판 상에 응집되어 있지 않은 균일한 크기의 귀금속 나노와이어를 대량생산할 수 있는 장점이 있다. The production method of the present invention can produce the precious metal nanowires by using a gas phase transfer method without using a catalyst, and the process is simple and reproducible, and the prepared nanowires have a perfect single crystal state without defects and impurities. It has the advantages of high purity high quality precious metal nanowires, and has the advantage of mass production of uniform size precious metal nanowires that are not aggregated on a single crystal substrate.

또한 귀금속 나노와이어를 제어 가능하고 재현가능하며 단순한 제조공정을 이용하여 대량 제공함으로써 귀금속 나노와이어에 자체에 대한 물리적, 광학적, 전자기적 성질을 연구할 수 있는 계기를 마련하였으며, 금속 중 전기 전도도 및 열 전도율이 좋고 화학적으로 안정한 고순도 고품질의 Ag 나노와이어, Au 나노와이어 및 Pd 나노와이어를 제공하여 이를 이용한 고 민감도, 고 효율의 전기 소자, 광 소자 또는 자기 소자의 활용에의 길을 제공하며, 특히 귀금속 나노와이어의 표면 특성을 이용한 분광 장치, 생물학적 정보 검출 장치(bio sensor), 광, 전기, 자기, 열 또는 진동, 또는 이들의 조합을 검출하는 장치(sensor)로 활용될 수 있다.In addition, by providing a large amount of precious metal nanowires using a controllable, reproducible, and simple manufacturing process, we have provided an instrument to study physical, optical, and electromagnetic properties of precious metal nanowires. Providing high purity high quality Ag nanowires, Au nanowires and Pd nanowires with good conductivity and chemical stability, provides a way to the utilization of high sensitivity, high efficiency electric, optical or magnetic devices, especially precious metals It may be used as a spectrometer, a bio sensor, a sensor for detecting light, electricity, magnetism, heat or vibration, or a combination thereof using surface properties of nanowires.

Claims (31)

반응로의 전단부에 위치시킨 귀금속산화물, 귀금속물질 또는 할로겐화귀금속을 포함하는 선구물질과 반응로의 후단부에 위치시킨 반도체 또는 부도체 단결정 기판을 불활성 기체가 흐르는 분위기에서 열처리하여 상기 단결정 기판 상에 귀금속 단결정 나노와이어가 형성되는 것을 특징으로 하는 귀금속 단결정 나노와이어 제조방법. Precursors containing noble metal oxides, noble metals or halogenated noble metals and semiconductor or non-conductor single crystal substrates placed in the rear end of the reactor are heat-treated in an inert gas flow atmosphere and placed on the noble metal on the single crystal substrate. A method for producing a noble metal single crystal nanowire, characterized in that single crystal nanowires are formed. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 불활성 기체는 상기 반응로 전단부에서 상기 반응로 후단부 쪽으로 100 내지 600 sccm 흘려주는 것을 특징으로 하는 귀금속 단결정 나노와이어 제조방법. The inert gas is noble metal single crystal nanowire manufacturing method characterized in that 100 to 600 sccm flows from the front end of the reactor toward the rear end of the reactor. 제 2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 열처리는 2 내지 50 torr의 압력에서 열처리 되는 것을 특징으로 하는 귀금속 단결정 나노와이어 제조방법.The heat treatment is a method of producing a precious metal single crystal nanowires, characterized in that the heat treatment at a pressure of 2 to 50 torr. 제 3항에 있어서,The method of claim 3, wherein 상기 반응로 전단부의 온도가 상기 반응로 후단부의 온도와 동일하거나 더 높은 온도이며, 상기 반응로 전단부의 온도에서 상기 반응로 후단부의 온도를 뺀 온도차가 0 내지 700℃인 것을 특징으로 하는 귀금속 단결정 나노와이어 제조방법.The temperature of the front end of the reactor is equal to or higher than the temperature of the rear end of the reactor, and the temperature difference of the temperature of the front end of the reactor minus the temperature of the rear end of the reactor is 0 to 700 ℃, characterized in that Wire manufacturing method. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 귀금속산화물은 산화은, 산화금 또는 산화팔라듐에서 선택되고, 상기 귀금속물질은 은, 금 또는 팔라듐에서 선택된 것을 특징으로 하는 귀금속 단결정 나노와이어 제조방법.The noble metal oxide is selected from silver oxide, gold oxide or palladium oxide, and the precious metal material is selected from silver, gold or palladium. 제 5항에 있어서,The method of claim 5, 상기 불활성 기체는 상기 반응로 전단부에서 상기 반응로 후단부 쪽으로 400 내지 600 sccm 흘려주는 것을 특징으로 하는 귀금속 단결정 나노와이어 제조방법.The inert gas is 400 to 600 sccm flows from the front end of the reactor toward the rear end of the reactor characterized in that the precious metal single crystal nanowire manufacturing method. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 할로겐화귀금속(noble metal halide)은 플루오르화귀금속(noble metal fluoride), 염화귀금속(noble metal chloride), 브롬화귀금속(noble metal bromide) 또는 요오드화귀금속(noble metal iodide)에서 선택된 것을 특징으로 하는 귀금속 단결정 나노와이어 제조방법.The noble metal halide is a noble metal single crystal nano characterized in that selected from noble metal fluoride (noble metal fluoride), noble metal chloride (noble metal chloride), noble metal bromide or noble metal iodide (noble metal iodide) Wire manufacturing method. 제 7항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 불활성 기체는 상기 반응로 전단부에서 상기 반응로 후단부 쪽으로 100 내지 300 sccm 흘려주는 것을 특징으로 하는 귀금속 단결정 나노와이어 제조방법.The inert gas is noble metal single crystal nanowire manufacturing method characterized in that 100 to 300 sccm flows from the front end of the reactor toward the rear end of the reactor. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 선구물질은 전이금속물질을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 귀금속 단결정 나노와이어 제조방법. The precursor material is a precious metal single crystal nanowire manufacturing method, characterized in that further comprises a transition metal material. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 단결정 기판은 사파이어 기판 또는 실리콘 기판인 것을 특징으로 하는 귀금속 단결정 나노와이어 제조방법. The single crystal substrate is a sapphire substrate or silicon substrate, characterized in that the noble metal single crystal nanowire manufacturing method. 제 3항에 있어서,The method of claim 3, wherein 상기 선구물질은 산화은, 은 또는 할로겐화은이며, 상기 귀금속 단결정 나노와이어는 Ag 나노와이어인 것을 특징으로 하는 귀금속 단결정 나노와이어 제조방법.The precursor material is silver oxide, silver or silver halide, and the noble metal single crystal nanowire is Ag nanowire. 제 11항에 있어서,The method of claim 11, 상기 선구물질은 850 내지 1050℃로 유지되고, 상기 단결정 기판은 400 내지 600℃로 유지되는 것을 특징으로 하는 귀금속 단결정 나노와이어 제조방법.The precursor is maintained at 850 to 1050 ℃, the single crystal substrate is a precious metal single crystal nanowire manufacturing method characterized in that it is maintained at 400 to 600 ℃. 제 3항에 있어서,The method of claim 3, wherein 상기 선구물질은 산화금, 금 또는 할로겐화금이며 상기 귀금속 단결정 나노와이어는 Au 나노와이어인 것을 특징으로 하는 귀금속 단결정 나노와이어 제조방법.The precursor material is gold oxide, gold or gold halide and the precious metal single crystal nanowires are Au nanowires manufacturing method, characterized in that the Au nanowires. 제 13항에 있어서,The method of claim 13, 상기 선구물질은 1000 내지 1200℃로 유지되고, 상기 단결정 기판은 900 내지 1000℃로 유지되는 것을 특징으로 하는 귀금속 단결정 나노와이어 제조방법.The precursor is maintained at 1000 to 1200 ℃, the single crystal substrate is a precious metal single crystal nanowire manufacturing method, characterized in that maintained at 900 to 1000 ℃. 제 3항에 있어서,The method of claim 3, wherein 상기 선구물질은 산화팔라듐, 팔라듐 또는 할로겐화팔라듐이며, 상기 귀금속 단결정 나노와이어는 Pd 나노와이어인 것을 특징으로 하는 귀금속 단결정 나노와이어 제조방법.The precursor is palladium oxide, palladium or palladium halide, and the noble metal single crystal nanowire is a Pd nanowire manufacturing method of the noble metal single crystal nanowire. 제 15항에 있어서,The method of claim 15, 상기 선구물질은 1000 내지 1200℃로 유지되고, 상기 단결정 기판은 900 내지 1000℃로 유지되는 것을 특징으로 하는 귀금속 단결정 나노와이어 제조방법.The precursor is maintained at 1000 to 1200 ℃, the single crystal substrate is a precious metal single crystal nanowire manufacturing method, characterized in that maintained at 900 to 1000 ℃. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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KR101251379B1 (en) * 2011-11-17 2013-04-05 한국과학기술원 Optical nano antenna using single-crystalline ag nanowire, method of manufacturing the same and optical nano antenna using single-crystalline metal nanowire
KR101382258B1 (en) * 2013-02-06 2014-04-10 한국과학기술원 Optical nano antenna using single-crystalline ag nanoplate, and nano optical equipment including the same
KR101503391B1 (en) * 2013-02-28 2015-03-18 한국과학기술원 Electrode for measuring neural signal including single-crystalline au nanowire

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2006117519A (en) 2004-10-21 2006-05-11 Sharp Corp Iridium oxide nanowire and method for forming the same

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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IEEE International Symposium on 4-7 June 2007, pp. 1387-1390*
Proceedings of IEEE 24-27 Oct. 2004, Vol. 2, pp. 705-707*
Science 294, pp. 348-351, 2001*

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