KR101291855B1 - 신규한 금속 나노입자 및 이를 이용한 전도성 패턴 형성방법 - Google Patents

신규한 금속 나노입자 및 이를 이용한 전도성 패턴 형성방법 Download PDF

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KR101291855B1
KR101291855B1 KR1020060075148A KR20060075148A KR101291855B1 KR 101291855 B1 KR101291855 B1 KR 101291855B1 KR 1020060075148 A KR1020060075148 A KR 1020060075148A KR 20060075148 A KR20060075148 A KR 20060075148A KR 101291855 B1 KR101291855 B1 KR 101291855B1
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Abstract

본 발명은, 표면에, 링커로서 사이올기(-SH), 이소시아나이드기(-CN), 아미노기(-NH2), 카복실레이트기(-COO), 또는 포스페이트기를 포함하는 소정의 화합물로 이루어진 자기분자조립층(self assembled monolayer)이 형성된 프린팅이 가능한 금속 나노입자 및 이를 이용한 전도성 패턴형성방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 금속 나노입자의 경우, 프린팅 방법에 의해 전도성 필름 또는 패턴을 용이하게 형성할 수 있고, 수득된 필름 또는 패턴의 전도성이 매우 우수하며, 필요에 따라 전도성을 임의로 조절할 수 있어 대전방지성 점착시트 또는 신발, 전도성 폴리우레탄 프린트 롤러, 전자파 차폐 쉴드(Electromagnetic Interference Shielding) 등에 유리하게 사용될 수 있다.
금속 나노입자, 프린팅, 전도성, 패턴

Description

신규한 금속 나노입자 및 이를 이용한 전도성 패턴형성방법{Novel metal nanoparticle and formation method of conducting pattern using the same}
도 1은 본 발명의 한 구현예에 따른 금속 나노입자의 구조를 모식적으로 나타낸 것이고,
도 2는 본 발명의 다른 구현예에 따른 금속 나노입자의 구조를 모식적으로 나타낸 것이다.
본 발명은 신규한 금속 나노입자 및 이를 이용한 전도성 패턴형성방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 표면에, 링커로서 사이올기(-SH), 이소시아나이드기(-CN), 아미노기(-NH2), 카복실레이트기(-COO), 또는 포스페이트기를 포함하는 소정의 화합물로 이루어진 자기분자조립층(self assembled monolayer)이 형성된 1종 이상의 금속 나노입자를 유기용매에 분산시킨 후 프린팅 방법으로 패터닝하여 전도성 패턴을 형성하는 방법에 관한 것이다.
나노크기의 분자구조를 갖는 소재는 1차원, 2차원 및 3차원의 공간 구조와 질서에 따라 다양한 전기, 광학, 생물학적 성질을 나타내기 때문에, 나노, 광정보전자, 생물소자개발 등 여러 응용 분야에서 나노입자에 대한 연구는 세계적으로 활발하게 진행되고 있다. 나노크기의 소재 중, 특히 금속 나노입자는 그 이용분야가 넓은데, 이는 금속이 벌크상태에서 나노 크기로 되면 표면적이 크게 증가하고, 또 나노입자 내에는 작은 수의 원자만이 존재하므로, 독특한 촉매적, 전기적, 광전기적 및 자기적 성질을 가지기 때문이다[Science, 256, 1425 (1992) 및 Colloid Polymer. Sci. 273, 101 (1995)]. 또한 전하이동(charge transfer) 내지 전자이동(electron transfer) 등의 전기전도 메카니즘을 통해 전도성을 가지는 금속 나노입자는 그 비표면적이 매우 크기 때문에, 상기 나노입자를 포함한 필름 또는 패턴은, 비록 소량의 나노입자를 포함하고 있다고 하더라도, 높은 전도성을 가질 수 있고 그 입자크기를 3 내지 15 nm로 조절하여 패킹밀도(packing density)를 높일 경우 금속간 계면에서의 전하이동이 보다 쉬워져서 전도성을 더욱 높일 수 있다.
한편, 전자산업에의 발달에 따라 다양한 재료로 이루어진 높은 전도성의 필름 또는 패턴에 대한 연구가 진행되고 있는 바, 상기 금속 나노입자를 이용할 경우, 고진공 또는 고온이 필요한 스퍼터링 또는 에칭공정 등을 거치지 않고 고전도의 필름 또는 패턴을 제조할 수 있을 뿐만 아니라, 입자크기를 조절하여 가시광선에 투명한 상태의 전도성 패턴을 제조할 수 있는 장점이 있다. 그러나, 금속 나노입자를 필름 또는 패턴으로 응용하기 위해 미세입자를 제어하고 배열해야 하는 어려움이 있다.
금속 나노입자의 효과적 배열을 위한 방법의 하나로서, 자기분자조립층(self assembled monolayer)을 이용하는 방법이 공지되어 있다. 상기 자기분자조립층은 금속 나노입자 상에 특정금속과 화학적인 친화성을 갖는 작용기를 가진 화합물을 분자적으로 배열한 것으로, 구조적으로 10 내지 40 nm의 두께를 제어할 수 있는 기술이다. 이와 관련하여 Paul E. Laibinis 등이 n-알칸사이올(n-alkanethiol)을 금속 표면 위에 배열시켜 자기분자조립층을 형성한 예를 보고한 바 있으며[J.Am.Chem.Soc. 113, 7152(1991)], Yu-Tai Tao가 알카노산(n-alkanoic acid), 디알킬 디설파이드(dialkyl disulfides), 디알킬 설파이드(dialkyl sulfides)를 금, 은, 구리, 알루미늄과 같은 금속 표면 위에 배열시켜 자기분자조립층을 형성한 예를 보고한 바 있다[J.Am.Chem.Soc. 115, 4350(1993)].
그러나, 상기 공지된 자기분자조립층을 포함한 금속나노입자를 이용할 경우, 공간 규칙성 또는 분자배향조절의 어려움, 박막에서의 상기 금속 나노입자의 불안정성(unstability), 결함(defects), 표면 구조 변화(surface ordering control), 응집(aggregation) 등의 문제 때문에 대면적의 필름 또는 패턴을 용이하게 제조할 수 없어 그 상업적 이용이 제한되는 단점이 있으며, 통상 포토리소그래피 공정에 의해 패턴을 형성함으로써 구현할 수 있는 선폭이 제한적이고 극미세 패턴을 제조하기 어려운 문제점이 있다.
따라서, 당해 기술분야에서는 금속 나노입자를 이용하여 간단한 프린팅 공정에 의해 보다 용이하게 대면적의 필름 또는 극미세 패턴을 형성할 수 있는 새로운 형태의 자기조립성(self-assembling) 나노구조체 개발이 절실히 요구되고 있다.
본 발명자들은 상기 문제를 해결하고자 예의 연구한 결과, 표면상에, 링커로서 사이올기(-SH), 이소시아나이드기(-CN), 아미노기(-NH2), 카복실레이트기(-COO), 또는 포스페이트기를 포함하는 소정의 화합물로 이루어진 자기분자조립층(self assembled monolayer)이 형성된 금속 나노입자를 이용할 경우, 넓은 면적에 걸쳐 금속 나노입자의 배열이 용이하고, 통상의 프린팅 공정에 의해 별도의 스퍼터링이나 에칭 또는 포토리소그래피 등의 공정없이 금속 나노입자를 포함한 전도성 패턴을 형성할 수 있음을 확인하고, 본 발명에 이르게 되었다.
결국, 본 발명은 대면적의 필름 또는 패턴을 프린팅 공정에 의해 용이하게 형성할 수 있는 새로운 금속 나노입자 및 이를 이용한 패턴형성방법을 제공하기 위한 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 한 측면은, 표면상에, 링커로서 사이올기(-SH), 이소시아나이드기(-CN), 아미노기(-NH2), 카복실레이트기(-COO), 또는 포스페이트기를 포함하는 소정의 화합물로 이루어진 자기분자조립층(self assembled monolayer)이 형성된 금속 나노입자 및 그 조성물에 관한 것이다.
이 때, 상기 소정의 화합물은, 이소시아나이드기(-CN), 아미노기(-NH2), 카복실레이트기(-COO), 또는 포스페이트기의 링커가 탄소수 1 내지 30의 1가 또는 다가의 유기기에 연결되어 있는 유기물질이거나; 사이올기(-SH), 이소시아나이드기(-CN), 아미노기(-NH2), 카복실레이트기(-COO), 또는 포스페이트기의 링커가 알콕시 실릴기를 포함하는 그룹에 연결되어 있는 화합물이다.
본 발명의 다른 한 측면은, 상기한 1종 이상의 금속 나노입자, 유기용매, 및 필요에 따라 전도성 또는 비전도성 고분자 중 1종 이상의 고분자를 포함하는 조성물에 관한 것이다.
본 발명의 또 다른 한 측면은, 상기 조성물을 이용한 패턴형성방법에 관한 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
본 발명의 금속 나노입자는, 링커로서 이소시아나이드기(-CN), 아미노기(-NH2), 카복실레이트기(-COO), 또는 포스페이트기를 포함하는 탄소수 1 내지 30의 1가 또는 다가의 유기물질; 또는 링커로서 사이올기, 상기 이소시아나이드기 등의 작용기를 포함하면서 알콕시 실릴기가 도입된 화합물이, 금속 나노입자의 표면상에 자기분자조립층을 형성한 구조를 가지며, 이를 모식적으로 나타내면 도 1 또는 도 2와 같다.
도 1에서, M은 금속 나노입자이고; X는 NC, NH, COO, 또는 포스페이트이고; 스페이서(spacer)는 탄소수 1 내지 30의 1가의 유기기 또는 OH, NH2, NO2, 메톡시, 에톡시, 페녹시, 할로겐 원자, 헤테로 설퍼기, 헤테로 아민, 옥사다이아졸, 트리페닐아민, 동프탈로시아닌 및 카바졸로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 치환기를 갖는 탄소수 1 내지 30의 다가의 유기기로서, 바람직하게는 중간에 -CONH-, -COO-, -CO-, -CH2-, -Si-, 비스-(포피린)[bis-(porphyrin)],
Figure 112006056950308-pat00001
,
Figure 112006056950308-pat00002
및
Figure 112006056950308-pat00003
으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있는 탄소수 1 내지 30의 1가 또는 2가 이상의 유기기, 보다 바람직하게는 1가 또는 2가 내지 5가의 유기기이며,
도 2에서, M은 금속 나노입자이고; X는 S, NC, NH, COO, 또는 포스페이트이며; 알콕시 실릴 스페이서(Alkoxy silyl spacer)는 -(CH2)n-Si(OR)R1R2(여기에서, R1 및 R2는 각각 독립적으로 CH3 또는 OR이고, R은 탄소수 1 내지 20의 알킬기이며, n은 1 내지 10의 정수), 바람직하게는 -(CH2)n-Si(OR)3 또는 -(CH2)n-Si(OR)(CH3)2(여기에서, R은 탄소수 1 내지 10의 알킬기이며, n은 1 내지 6의 정수)이다.
도 1의 구조를 갖는 본 발명의 금속 나노입자는, 금속 나노입자의 표면상에, 링커로서 이소시아나이드기(-CN), 아미노기(-NH2), 카복실레이트기(-COO), 또는 포스페이트기를 갖는 하기 화학식 1의 유기물질, 즉 이소시아나이드계 화합물, 아민계 화합물, 카복실레이트계 화합물 또는 포스페이트계 화합물로 자기분자조립층을 형성함으로써 제조할 수 있고,
[화학식 1]
X-Y
상기 식에서,
X는 NC, NH2, COOH, 또는 포스페이트이고,
Y는 탄소수 1 내지 30의 1가의 유기기 또는 OH, NH2, NO2, 메톡시, 에톡시, 페녹시, 할로겐 원자, 헤테로 설퍼기, 헤테로 아민, 옥사다이아졸, 트리페닐아민 동프탈로시아닌 및 카바졸로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 치환기를 갖는 탄소수 1 내지 30의 다가의 유기기로서, 바람직하게는 중간에 -CONH-, -COO-, -CO-, -CH2-, -Si-, 비스-(포피린)[bis-(porphyrin)],
Figure 112006056950308-pat00004
,
Figure 112006056950308-pat00005
및
Figure 112006056950308-pat00006
으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있는 탄소수 1 내지 30의 1가 또는 2가 이상의 유기기, 보다 바람직하게는 1가 또는 2가 내지 5가의 유기기이다.
도 2의 구조를 갖는 본 발명의 금속 나노입자는 금속 나노입자의 표면상에, 사이올기, 상기 이소시아나이드기 등의 작용기가 알콕시 실릴기를 포함하는 그룹에 연결되어 있는 하기 화학식 2의 화합물로 자기분자조립층을 형성함으로써 제조할 수 있다.
[화학식 2]
X-Z
상기 식에서,
X는 SH, NC, NH2, COOH, 또는 포스페이트이고,
Z는 -(CH2)n-Si(OR)R1R2(여기에서, R1 및 R2는 각각 독립적으로 CH3 또는 OR이 고, R은 탄소수 1 내지 20의 알킬기이며, n은 1 내지 10의 정수), 바람직하게는 -(CH2)n-Si(OR)3 또는 -(CH2)n-Si(OR)(CH3)2(여기에서, R은 탄소수 1 내지 10의 알킬기이며, n은 1 내지 6의 정수)이다.
이 때, 본 발명에서 사용되는 금속 나노입자로는 특별히 제한되지는 않으나, 1 내지 수 백 nm, 바람직하게는 1 내지 100 nm, 더욱 바람직하게는 1 내지 30 nm의 직경을 갖는 금, 은, 구리, 팔라듐, 또는 플래티늄의 금속 나노입자이다.
또한 상기 화학식 1로 나타내어지는 화합물의 예로는, 특별히 제한되는 것은 아니나, 금속과 시그마 결합을 통해 쉽게 배위결합을 하는 것이 알려져 있는 [Langumir, 14, 1684, (1998)] 이소시아나이드계 화합물로서 본 발명에서 사용가능한 화합물의 예로는 부틸 이소시아나이드(butyl isocyanide), 터셔리-부틸 이소시아나이드(tert-butyl isocyanide), 1,1,3,3-테트라메틸부틸 이소시아나이드(1,1,3,3-tetramethylbutyl isocyanide), 1,6-디이소시아노헥산(1,6-diisocyanohexane), 시클로헥실 이소시아나이드(cyclohexyl isocyanide), 시아노메틸 N,N-디메틸디사이오카바메이트(cyanomethyl N,N-dimethyldithiocarbamate), 1-시아노-N-메틸사이오포름아마이드(1-cyano-N-methylthioformamide), 벤질 시아나이드(benzyl cyanide), 2-나프틸아세토니트릴(2-naphthylacetonitrile), 4-페닐부티로니트릴(4-phenylbutyronitrile), 3-아닐리노프로피오니트릴(3-anilinopropionitirle), 3-(벤질아미노)프로피오니트릴[3-(benzylamino)propionitrile], 2-메틸벤질 시아나이드(2-methylbenzyl cyanide), 2-플루오로페닐아세토니트릴(2-fluorophenylacetonitrile), 2-클로로벤질 시아나이드(2-chlorobenzyl cyanide), 2-브로모페닐아세토니트릴(2-bromophenylacetonitrile), 3-클로로벤질시아나이드(3-chlorobenzylcyanide), (3-메톡시페닐)-아세토니트릴[(3-methoxyphenyl)-acetonitrile], 3-페녹시페닐아세토니트릴(3-phenoxyphenylacetonitrile), 1,3-페닐렌디아세토니트릴(1,3-phenylenediacetonitrile), 4-히드록시벤질 시아나이드(4-hydroxybenzyl cyanide), (4-메톡시페닐)아세토니트릴[(4-methoxyphenyl)acetonitrile], 4-아미노벤질 시아나이드(4-aminobenzyl cyanide), 4-니트로페닐아세토니트릴(4-nitrophenylacetonitrile), 4'-클로로-2-시아노아세트아닐리드(4'-chloro-2-cyanoacetanilide), 4-시아노페놀(4-cyanophenol), 4-비페닐카보니트릴(4-biphenylcarbonitrile), 4'펜틸-4-비페닐카보니트릴(4'pentyl-4-biphenylcarbonitrile), 4'헥실-4-비페닐카보니트릴(4'-hexyl-4-biphenylcarbonitrile), 4'-히드록시-4-비페닐카보니트릴(4'-hydroxy-4-biphenylcarbonitrile), 9-안트라센카보니트릴(9-anthracenecarbonitrile) 등이있고; 아민계 화합물로는 아닐린(aniline), 4-에틸아닐린(4-ethylaniline), 4-시클로헥실아닐린(4-cyclohexylaniline), 2,3-디아미노페놀(2,3-diaminophenol), 3,4-difluoroaniline, 4-아미노바이페닐(4-aminobiphenyl), 9-아미노페난트렌(9-aminophenanthrene), 1-아미노인단(1-aminoindan), 3,5-디메톡시벤질아민(3,5-dimethoxybenzylamine), 3,4,5-트리메톡시벤질아민(3,4,5-trimethoxybenzylamine), 1,9-디아미노노난(1,9-diaminononane), 1,10-디아미노데칸(1,10-diaminononane), 1,12-디아미노도데칸(1,12-diaminonododecane), 테트라에틸렌펜타아민(tetraethylenepentamine), 1-아다만탄아민(1-adamantanamine)등이 있다. 카복실레이트계 화합물로는 옥탄오익에시드(octanoic acid), 운데카노익에시드(undecanoic acid), 운데카디오익에시드(undecadioic acid), 에톡시아세틱에시드(ethoxyacetic acid), 시클로헵탄카복실릭에시드(cycloheptane carboxylicacid), 1-아다만탄아세틱에시드(1-adamantaneacetic acid), 페닐아세틱에시드(phenylacetic acid), 6-페닐헥산오익에시드(6-phenylhexanoic acid), 4-플루오르페닐아세틱에시드(4-fluorophenylacetic acid), 4-히드록시신남익에시드(4-hydroxycinnamic acid), 살리실릭에시드(salicylic acid), 4-터셔리-부틸벤조익에시드(4-t-butylbenzoic acid), 1,3,5-벤젠트리카복실릭에시드(1,3,5-benzenetricarboxylic acid), 2,5-디니트로벤조익에시드(2,5-dinitrobenzoic acid), 3,5-디-터셔리-부틸벤조익에시드(3,5- di-tert-butylbenzoic acid), 갈릭에시드(gallic acid), 4,4'-비페닐디카복실릭에시드(4,4'-biphenyldicarboxylic acid), 1-나프톨릭에시드(1-naphtholic acid), 9-플루오렌카복실릭에시드(9-fluorenecarboxylic acid), 1-파이렌카복실릭에시드(1-pyrenecarboxylic acid), 카보벤질옥시글리신(carbobenzooxyglycine), 6-(카보벤질옥시아미노)-카프로익에시드[6-(carbobenzyloxyamino)-caproic acid] 등이 있으며; 포스페이트계 화합물로는 디페닐포스파이트(diphenyl phosphite), 디벤질포스파이트(dibenzyl phosphite), 비스(4-니트로벤질)포스페이트[Bis(4-nitrobenzyl)phosphite], 디메틸(3-페녹시아세토닐)포스페이트[dimethyl(3-phenoxyacetonyl)phosphate], 트리페닐 포스파이 트(triphenyl phosphite), 벤질디에틸 포스파이트(benzyl diethyl phosphite), 페닐 포스피닉에시드(phenyl phosphinic acid), 에틸페닐포스페이트(ethyl phenyl phosphate), 비스(4-메톡시페닐)포스포닉에시드, 디메틸페닐포스폰이트(dimethyl phenylphosphonite), 디에틸 페닐포스폰이트(diethyl phenylphosphonite), 디페닐포스포닉에시드(diphenyl phosphonic acid), 페닐 포스포닉에시드(phenyl phosphonic acid), (4-아미노벤질)포스포닉에시드[4-aminobenzyl)phosphonic acid], 디페닐 메틸포스페이트(diphenyl methyl phosphate), 1-나프틸 포스페이트(1-naphthyl phosphate), 1,1'-바이나프틸-2,2'-딜 하이드로젠 포스페이트(1,1'-binaphthyl-2,2'-diyl hydrogen phosphate) 등이 있다.
한편 상기 화학식 2로 나타내어지는 화합물로는, N-[3-(트리메톡시실릴)프로필에틸렌 디아민][N-(3-(trimethoxysilyl)propylethylene diamine], 3-아미노프로필메틸디메톡시실란(3-aminopropylmethyldimethoxysilane), 머캅토메틸메틸디에톡시실란(mercaptomethylmethyldiethoxysilane), m-아미노페닐트리메톡시실란(m-aminophenyltrimethoxysilane), 4-아미노부틸트리에톡시실란(4-aminobutyltriethoxysilane), N-(2-아미노에틸)-3-아미노프로필메틸디메톡시실란[N-(2-aminoethyl)-3-aminopropylmethyldimethoxysilane], 3-머캅토프로필트리메톡시실란(3-mercaptopropyltrimethoxysilane), 3-머캅토프로필메틸디메톡시실란(3-mercaptopropylmethyldimethoxysilane) 3-머캅토프로필트리에톡시실란(3-mercaptopropyltriethoxysilane), 4-트리에톡시실일)부티로니트릴[4-(triethoxysilyl)butyronitrile], 3-(트리에톡시실일)프로필치오이소시아네이트[3- (triethoxysilyl)propylthiocyanate] 등이 있으나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.
구체적으로, 본 발명의 금속 나노입자는, 우선 공지된 방법에 의해 일반적인 금속나노입자를 수득한 다음, 상기 금속나노입자를, 적절한 유기 용매 내에서 상기 화학식 1 또는 상기 화학식 2로 나타내어지는 화합물과 함께 분산시켜 일정시간 교반함으로써 형성할 수 있다. 이 때, 금속 나노입자는 공지된 모든 방법으로 수득할 수 있으며, 특별히 제한되지 않는 바, 예를 들면, 나노입자 형태로 수득하고자 하는 금속 이온을 함유한 수용액을, 필요에 따라 입자의 안정을 위한 소디움 올레이트(sodium oleate)와 같은 계면활성제의 존재하에, 시트레이트(citrate), EDTA, NaBH4 등과 같은 환원제로 환원시켜 제조하거나, 또는 수득하고자 하는 금속의 금속 히드라진 카복실레이트[M(N2H3COO)2·2H2O (M=Mg, Ca, Mn, Fe, Co, Ni, Cu)] 수용액을 70 내지 90℃, 바람직하게는 80℃에서 환류시켜 제조할 수 있다.
또한 전술한 방법 이외에도, 상기한 사이올기(-SH), 이소시아나이드기(-CN), 아미노기(-NH2), 카복실레이트기(-COO), 또는 포스페이트기를 갖는 화학식 1 또는 화학식 2의 화합물의 유기용액을 상전이 촉매하에 수득하고자 하는 금속 이온을 포함한 수용액과 반응시켜 유기용액층에 상기 화학식 1 또는 화학식 2의 화합물 분자로 둘러싸인 금속입자의 분산액을 수득하고, 상기 분산액을 환원제로 처리하여 자기분자조립층을 포함한 금속나노입자를 석출시킨 후, 이를 원심분리함으로써 자기 분자조립층이 형성된 상태의 금속 나노입자를 직접 수득할 수도 있다.
이 때, 상기 금속 나노입자의 제조과정 중 반응조건 및 사용되는 물질의 농도 조절 등을 통해 나노입자의 크기를 적절히 조절함으로써 상기 나노입자를 이용하여 제조된 필름 또는 패턴의 전도성을 원하는 범위로 조절할 수 있다.
이러한 도 1 또는 도 2의 구조를 갖는 본 발명의 금속 나노입자들은 이를 각각 단독으로 사용할 수 있고, 용도 및 필요에 따라 2종 이상을 적절한 함량으로 혼합하여 사용할 수도 있다.
즉, 본 발명은 도 1의 금속 나노입자 및 도 2의 금속 나노입자를 포함하는 금속 나노입자 조성물을 제공한다. 이 경우, 피막에 보다 우수한 균일성, 팩킹밀도, 밀착성 및 전도성 등을 부여할 수 있어 유리하다.
이 때, 상기 도 1의 금속 나노입자 및 상기 도 2의 금속 나노입자는 각각 1종 이상을 당업자가 경우에 따라 적절한 양으로 선택하여 혼합할 수 있으며, 바람직하게는 전도성 및 밀착성의 측면에서 1:1 내지 10:1, 더욱 바람직하게는 1:1 내지 5:1의 비율로 혼합하여 사용할 수 있으나, 반드시 이에 제한되지는 않는다.
본 발명은 추가로, 1종 이상의 금속 나노입자; 유기용매; 및 필요에 따라 전도성 또는 비전도성 고분자 중 1종 이상의 고분자를 포함하는 패턴형성용 조성물을 제공한다.
본 발명에서 사용되는 금속 나노입자는 도 1의 금속 나노입자 또는 도 2의 금속 나노입자 중 1종 이상의 나노입자로 전술한 바와 같으며, 조성물 내에서 그 사용량은 수득하고자 하는 필름 또는 패턴의 두께 또는 전도도, 조성물의 점도, 코팅방법에 따라 다르나, 바람직하게는 전체 조성물의 0.01 내지 80 중량%, 더욱 바람직하게는 0.5 내지 50 중량%, 더더욱 바람직하게는 1 내지 20 중량%로 사용될 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다. 이 때, 금속 나노입자를 80 중량%를 초과하여 사용하면, 코팅 및 프린팅시 불균일한 문제점이 발생할 수 있다.
본 발명에서 사용가능한 유기용매는 본 발명이 속하는 기술분야에서 사용되는 모든 유기용매를 포함하며, 바람직하게는 용해도, 분산성 및 피막형성의 용이성 등을 고려할 때, 프로필렌 글리콜 메틸 에테르 아세테이트(Propylene glycol methyl ether acetate: PGMEA), 디프로필렌 글리콜 메틸 에테르 아세테이트, 에틸렌 글리콜 모노 에틸 에테르, 2-메톡시에탄올, 디메틸포름아마이드(DMF), 4-히드록시-4-메틸-2-펜타논(PT), 메톡시 프로필 아세테이트, 에틸-3-에톡시프로피오네이트, 시클로헥사논 등을 각각 단독으로 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있으나, 반드시 이에 제한되지는 않는다.
전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 패턴형성용 조성물의 경우, 추가로 전도성 또는 비전도성의 고분자 중 1종 이상의 고분자를 바인더로서 포함할 수 있는데, 이 경우, 피막에 균일성 및 다양한 기능성을 부여할 수 있어 유리하다.
사용가능한 전도성 고분자의 예로는, 폴리아세틸렌(polyacetylene: PA), 폴리티오펜(polythiophene: PT), 폴리(3-알킬)티오펜[poly(3-alkyl)thiophene: P3AT], 폴리피롤(polypyrrole: PPY), 폴리이소시아나프탈렌(polyisothianapthelene: PITN), 폴리에틸렌 디옥시티오펜(polyethylene dioxythiophene: PEDOT), 폴리파라페닐렌 비닐렌(polyparaphenylene vinylene: PPV), 폴리(2,5-디알콕시)파라페닐렌 비닐렌 [poly(2,5-dialkoxy)paraphenylene vinylene], 폴리파라페닐렌 [polyparaphenylene: PPP), 폴리파라페닐렌설파이드(polyparaphenylene sulphide: PPS), 폴리헵타디엔(polyheptadiyne: PHT), 폴리(3-헥실)테오펜 [poly(3-hexyl)thiophene: P3HT], 폴리아닐린 [polyaniline: PANI] 및 이들의 2종 이상의 혼합물을 포함하나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 전도성 고분자의 수평균 분자량은 바람직하게는 1,000 내지 30,000이다. 전도성 고분자는 금속 나노입자 100 중량부 당 1 내지 15 중량부, 바람직하게는 3 내지 10 중량부의 비율로 사용한다. 이 경우, 피막의 견고성을 위해 에폭시 아크릴레이트 유도체 및 글리시딜 에테르기를 가진 상용화된 에폭시 화합물을 오버코팅할 수 있다.
본 발명에서 사용가능한 비전도성 고분자의 예는 폴리에스테르, 폴리카보네이트, 폴리비닐알코올, 폴리비닐부티랄, 폴리아세탈, 폴리아릴레이트, 폴리아마이드, 폴리아미드이미드, 폴리에테르이미드, 폴리페닐렌에테르, 폴리페닐렌설파이드, 폴리에테르설폰, 폴리에테르케톤, 폴리프탈아마이드, 폴리에테르니트릴, 폴리에테르설폰, 폴리벤즈이미다졸, 폴리카보디이미드, 폴리실록산, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리메타크릴아마이드, 니트릴고무, 아크릴 고무, 폴리에틸렌테트라플루오라이드, 에폭시 수지, 페놀 수지, 멜라민 수지, 우레아 수지, 폴리부텐, 폴리펜텐, 에 틸렌-프로필렌 공중합체, 에틸렌-부텐-디엔 공중합체, 폴리부타디엔, 폴리이소프렌, 에틸렌-프로필렌-디엔 공중합체, 부틸고무, 폴리메틸펜텐, 폴리스티렌, 스티렌-부타디엔 공중합체, 수첨(hydrogenated)스티렌-부타디엔 공중합체, 수첨폴리이소프렌, 수첨폴리부타디엔 및 이들의 2 이상의 혼합물을 포함하나, 역시 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 비전도성 고분자의 수평균 분자량은 용해도와 프린팅성을 고려하여 바람직하게는 3,000 내지 30,000이다. 상기 비전도성 고분자는 금속 나노입자 100 중량부에 대하여 0.1 내지 10 중량부로 사용한다.
나아가 본 발명에 따른 패턴형성용 조성물은, 본 발명의 목적을 저해하지 않는 범위 내에서, 프린팅 및 박막의 용도에 따라 소포제, 점도 조절제, 염료, 충진제(filler), 난연화제, 습윤제, 분산제 등의 각종 첨가제를 1종 이상 추가로 포함하는 것도 가능하다. 이 때, 상기의 각 첨가제는 당해 기술분야에서 알려져 있는 공지의 물질을 제한없이 사용할 수 있으며, 그 사용량은 각 첨가제의 성능, 필름 두께, 용도 등을 고려하여 적절한 양을 사용할 수 있으나, 금속 나노입자 100 중량부 당 0.01 내지 15 중량부가 바람직하다.
본 발명에 따른 상기 조성물을 기재 위에 균일하게 프린팅하여 패터닝(patterning)한 후 일정 조건에서 건조 및/또는 소성처리를 하면, 별도의 스퍼터링, 에칭 또는 포토리소그래피 공정 등을 거치지 않고, 간단한 방법으로 전도성 필름 또는 패턴을 형성할 수 있다.
본 발명에서 사용가능한 기재의 재질로는 본 발명의 목적을 저해하지 않는 한 특별히 제한되지 않으며, 유리 기재, 실리콘 웨이퍼, 또는 플라스틱 기재 등을 용도에 따라 선택하여 사용할 수 있다. 코팅액을 패턴하는 방법에는 통상의 프린팅 공정, 즉 잉크젯 프린팅, 딥펜 프린팅(dip pen printing), 임프린팅(imprinting), 컨택 프린팅(contact printing), 롤 프린팅(roll printing) 등이 포함되나, 이에 제한되는 것은 아니다. 편의성 및 균일성의 측면에서 가장 바람직한 프린팅 방법은 잉크젯 프린팅 또는 임프린팅이다.
본 발명의 조성물을 이용한 프린팅 방법에 의한 패터닝은 통상의 프린팅 공정에 의해 제한없이 수행될 수 있는데, 예를 들어 설명하면 다음과 같다. 즉, Spectra Head(SE 128) 및 폴리에틸렌글리콜모노메틸에테르 아세테이트 또는 디프로필렌글리콜메틸에테르 아세테이트와 같은 용매 등을 이용하여 금속 나노입자의 농도 및 점도를 일정 범위로 조절한 코팅액을 폴리이미드 뱅크(예를 들어, 폭 10~30㎛, 높이 1~2㎛ )가 만들어진 기재 위에 채워 넣거나, CF4 Plasma 처리 또는 소수성 물질인 불소계, 실옥산계 발수성 물질 등으로 표면 처리한 유리 기재 표면 위에 잉크젯 프린팅 또는 임프린팅하여 원하는 패터닝을 완료할 수 있다. 이 때, 금속 나노입자의 농도 조절을 통해 필름 또는 패턴의 전도성을 임의로 조절할 수 있다.
코팅액을 이용하여 프린팅 방법으로 패턴이 완료된 후에는, 80 내지 120℃, 바람직하게는 100℃에서 30초 내지 5분간 건조하여 용매를 휘발시킴으로써 전도성 필름 또는 패턴을 형성할 수 있으며, 더 나아가서는 상기의 건조 후 150 내지 400℃에서 1분 내지 30분간 추가로 소성하여 전도성 필름 또는 패턴을 형성할 수 있 다. 건조시 금속 나노입자에 결합되어 있는 유기물질이 탈리되고 금속만이 기재 위에 남게 되어 소망하는 패턴을 형성하게 된다.
한편 전도성 고분자로 이루어진 필름 또는 패턴의 경우, 분자쇄 내의 이중결합을 통한 π 전자의 이동에 의해 전도성을 가지므로, 충분한 전도성을 가지기 위해서는 필름 또는 패턴이 약간 녹색, 또는 갈색을 띠게 되는 문제점이 있으나, 본 발명에 따른 금속 나노입자를 이용하여 형성된 필름 또는 패턴은 높은 전도성을 가지면서도 가시광선에서 투명한 장점이 있다. 따라서, 본 발명의 금속 나노입자는, 필요에 따라 전도성 또는 비전도성 고분자와의 블렌딩을 거쳐, 대전방지성 점착성 시트(antistatic washable sticky mat), 대전방지성 신발(antistatic shoes), 전도성 폴리우레탄 프린터 롤러(conductive polyurethane printer roller), 전도성 대차바퀴와 산업롤러(conductive wheel and industrial roller), 대전방지성 압력민감 접착필름(antistatic pressure sensitive adhesive film), 전자파 차폐 쉴드(electromagnetic interference shielding) 등에 상업적으로 이용될 수 있다.
이하에서 본 발명을 실시예를 들어 상세히 설명하나, 이들 실시예는 단지 본 발명을 설명하기 위한 것으로 본 발명의 보호범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다.
제조예 1: 금 나노입자의 제조
50 mM의 브롬화 테트라옥틸암모늄(Tetraoctylamonium bromide)을 20 mL 톨루엔에 녹인 용액에 Hydrogen perculatorate(HAuCl4·H2O) 용액(40 mM) 25 mL를 넣고 교반하였다. 상기 용액(오렌지 색)에 0.4g의 소디움보로하이드라이드(NaBH4)를 녹인 25mL 수용액을 넣고, 2시간 동안 교반 하에 반응을 진행시켜 어두운 보라색의 용액을 수득하였다. 반응용액을 방치하여 유기층과 수층으로 분리하고, 상기 유기층을 0.1M 황산, 1 M 탄산나트륨 용액, 및 물로 세정한 다음, MgSO4로 건조시키고, 0.5㎛ PTFE 실린지 필터로 여과한 후, 유기 톨루엔에 분산시켰다. TEM을 측정한 결과 평균 크기 3~8 nm의 금 나노입자가 분산된 유기용액을 얻었다. 상기 유기용액을 원심분리하여 상등액으로부터 순수한 금 나노입자를 수득하였다.
제조예 2: 은 나노입자의 제조
0.1 리터 증류수에 5g의 AgNO3를 넣은 용액을 2 X 10-3 M 소디움보로하이드라이드(NaBH4)로 만들어진 0.3 리터 얼음 용액에 집어 넣고 2시간 동안 교반하였다. 상기 용액을 원심분리하여 상등액을 분리하고 얻어진 슬러리 상태를 MgSO4로 건조시키고 톨루엔을 부어 0.5㎛ PTFE 실린지 필터로 여과하였다. TEM을 측정한 결과 평균 크기 4~8 nm의 은 나노입자가 분산된 유기용액을 얻었다. 다시 이 유기용액을 원심분리로 상등액을 분리하여 순수한 은 나노입자를 수득하였다.
제조예 3: 구리 나노입자의 제조
염화제2동(Cupric chloride)와 히드라진 카복실산(N2H3COOH)으로 제조한 300 mg의 구리 히드라진 카복실레이트(CHC)를 100 mL 증류수에 녹여서 80℃에서 3시간 동안 질소 분위기 하에서 환류시켰다. 이 때 파란 색깔의 용액이 붉게 변하면 금속 성질의 구리가 있는 용액이 된 것을 나타낸다. 상기 유기용액을 원심분리로 상등액을 분리하여 순수한 구리 나노 입자를 수득하였다. TEM을 측정한 결과 평균 크기 5~10 nm의 구리 나노입자가 분산된 유기용액을 얻었다.
제조예 4: 팔라듐 나노입자의 제조
Na2PdCl4 (5 mM, 15mL)을 녹인 노란색 용액 100 mL에 히드라진(N2H4)(40mM, 10mL)을 적하하고, 3시간 동안 반응시켜 팔라듐 나노입자가 존재하는 갈색의 용액을 수득하였다. 상기 용액을 원심분리로 상등액을 분리하여 순수한 팔라듐 나노입자를 수득하였다. TEM을 측정한 결과 평균 크기 3~10 nm의 팔라듐 나노입자를 수득하였다.
제조예 5: 플래티늄 나노입자의 제조
0.06M의 소디움보로하이드라이드(NaBH4) 5mL를 0.0033M의 하이드로젠 헥사클로로플라티네이트(IV) 헥사하이드레이트(H2PtCl6·6H2O) 10 mL와 혼합, 교반하고 2시간 동안 반응을 진행시켜 진한 갈색의 반응액을 수득하였다. 분산액을 방치하 여 유기층과 수층으로 분리하고, 상기 유기층을 MgSO4로 건조시키고 0.5㎛ PTFE 실린지 필터로 여과하였다. TEM을 측정한 결과 평균 크기 2~5 nm의 플래티늄 나노입자를 수득하였다.
실시예 1: 금 나노입자의 표면에 유기물질 도입
상기 제조예 1에서 수득한 금 나노입자 0.2g을 농황산과 30% 과산화수소의 1:1 용액 50 mL에서 천천히 20분간 교반하고, 250mL 증류수를 부어 희석시킨 다음, 0.2㎛ 필터로 여과하여 50mL 메탄올로 5번 씻어 160℃ 오븐에서 5시간 건조시켰다. 건조시킨 금 나노입자 0.1g을 톨루엔 200mL에 4-시아노페놀 1.3g과 함께 넣고 72시간 동안 교반시켰다. 생성물을 0.2㎛ 필터로 여과한 후 THF로 2번 세정하여 30℃ 오븐에서 감압 건조함으로써 표면상에 이소시아나이드기로 연결된 히드록실기를 갖는 금 나노입자를 수득하였다.
실시예 2: 은 나노입자의 표면에 유기물질 도입
금 나노입자 대신, 상기 제조예 2에서 얻은 은 나노입자 0.2g을 사용하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하여, 표면에 이소시아나이드기로 연결된 히드록실기를 갖는 은 나노입자를 수득하였다.
실시예 3: 구리 나노입자의 표면에 유기물질 도입
금 나노입자 대신, 상기 제조예 3에서 얻은 구리 나노입자 0.2g을 사용하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하여, 표면에 이소시아나이드기로 연결된 히드록실기를 갖는 구리 나노입자를 수득하였다.
실시예 4: 팔라듐 나노입자의 표면에 유기물질 도입
금 나노입자 대신, 상기 제조예 4에서 얻은 팔라듐 나노입자 0.2g을 사용하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하여 표면에 이소시아나이드기로 연결된 히드록실기를 갖는 팔라듐 나노입자를 수득하였다.
실시예 5: 플래티늄 나노입자의 표면에 유기물질 도입
금 나노입자 대신, 상기 제조예 5에서 얻은 플래티늄 나노입자 0.2g을 사용하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하여 표면에 이소시아나이드기로 연결된 히드록실기를 갖는 플래티늄 나노입자를 수득하였다.
실시예 6: 금 나노입자의 표면에 알콕시 실릴기 도입
상기 제조예 1에서 얻은 금 나노입자 0.2g을 농황산과 30% 과산화수소의 1:1 용액 50mL에서 천천히 20분간 교반시킨 후 250mL 증류수를 부어 희석시킨 다음 0.2㎛ 필터로 걸러 50mL 메탄올로 5번 씻어 160℃ 오븐에서 5시간 건조시켰다. 건조시킨 금 나노입자 0.1g을 톨루엔 200mL에 N-[3-(트리메톡시실릴)프로필에틸렌 디아민] 0.2g과 함께 넣고 72시간 동안 교반시켰다. 생성물을 0.2㎛ 필터로 여과한 후 THF로 2번 씻어 30℃ 오븐에서 감압 건조하여 표면에 트리메톡시실릴기가 도입된 금 나노입자를 수득하였다.
실시예 7: 금속 나노입자를 이용한 패턴의 형성 및 전도성 측정
상기 실시예 1 내지 5에서 얻은 금속 나노입자 각각 0.1g, 용매로서 프로필렌글리콜메틸에테르아세테이트(PGMEA) 10g으로 이루어진 잉크젯 조성액 1 내지 5를 제조하였다. 상기 조성액을 각 1시간 동안 초음파 처리하여 각 성분을 충분히 혼합한 후 0.5 미크론 실린지로 여과하여, CF4 Plasma로 표면 처리된 유리 위에 잉크젯으로 프린팅한 후, 100℃에서 1분간 건조하여 프린팅 표면에 남아 있는 용매를 제거하였다. 이와 같이 형성된 전도성 막을 250 내지 400℃로 1분간 소성 처리하여 원하는 패턴이 형성된 금속 나노입자 막을 수득하였다. 전도성은 Jandel Universal 4 Point Probe Station을 이용하여 4 point probe로 두께를 계산하여 측정하였고, 그 결과는 표 1에 나타내었다.
Figure 112006056950308-pat00007
실시예 8: 금속 나노입자 및 전도성 고분자를 이용한 패턴의 형성 및 전도성 측정
상기 실시예 1 내지 5에서 얻은 금속 나노입자 각각 2g, 전도성 고분자로서 폴리티오펜(PT) 3% DMF 용액 0.5g, 용매로서 프로필렌글리콜메틸에테르아세테이트(PGMEA) 100g으로 이루어진 잉크젯 조성액 6 내지 10을 제조하였다. 상기 조성액을 각 1시간 동안 초음파 처리하여 각 성분을 충분히 혼합한 후 0.5 미크론 실린지로 여과하여, CF4 Plasma로 표면 처리된 유리 위에 잉크젯으로 프린팅한 후, 100℃에서 1분간 건조하여 프린팅 표면에 남아 있는 용매를 제거하여 원하는 패턴이 형성된 금속 나노입자 막을 수득하였다. 전도성은 4 point probe로 두께를 계산하여 측정하였고, 그 결과는 표 2에 나타내었다.
Figure 112006056950308-pat00008
실시예 9: 금속 나노입자 및 비전도성 고분자를 이용한 패턴의 형성 및 전도성 측정
상기 실시예 1 내지 5에서 얻은 금속 나노입자 각각 5g, 비전도성 고분자로서 폴리스티렌(PS)(분자량 5,000) 0.1g, 용매로서 프로필렌글리콜메틸에테르아세테이트(PGMEA) 50g 및 디프로필렌그리콜메틸에테르아세테이트 50g으로 이루어진 잉크젯 조성액 11 내지 15를 제조하였다. 상기 조성액을 각 1시간 동안 초음파 처리하여 각 성분을 충분히 혼합한 후 0.5 미크론 실린지로 여과하여, CF4 Plasma로 표면 처리된 유리 위에 잉크젯으로 프린팅한 후, 100℃에서 1분간 건조하여 프린팅 표면에 남아 있는 용매를 제거하여 원하는 패턴이 형성된 금속 나노입자 막을 수득하였다. 전도성은 4 point probe로 두께를 계산하여 측정하였고, 그 결과는 표 3에 나타내었다.
Figure 112006056950308-pat00009
실시예 10: 2종의 금속 나노입자를 이용한 패턴의 형성 및 전도성 측정
상기 실시예 1 내지 5에서 얻은 금속 나노입자 각각 3g, 상기 실시예 6에서 얻은 금속 나노입자 1g, 용매로서 프로필렌글리콜메틸에테르아세테이트(PGMEA) 50g 및 디프로필렌그리콜메틸에테르아세테이트 50g으로 이루어진 잉크젯 조성액 16 내지 20을 제조하였다. 상기 조성액을 각 1시간 동안 초음파 처리하여 각 성분을 충분히 혼합한 후 0.5 미크론 실린지로 여과하여, CF4 Plasma로 표면 처리된 유리 위에 잉크젯으로 프린팅한 후, 100℃에서 1분간 건조하여 프린팅 표면에 남아 있는 용매를 제거하였다. 이와 같이 형성된 전도성 막을 250 내지 400℃로 1분간 소성 처리하여 원하는 패턴이 형성된 금속 나노입자 막을 수득하였다. 전도성은 4 point probe로 두께를 계산하여 측정하였고, 그 결과는 표 4에 나타내었다.
Figure 112006056950308-pat00010
상기 표 1 내지 4의 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 금속 나노입자를 사용할 경우, 에칭, 포토리소그래피 등의 공정을 거치지 않고도 높은 전도도를 가진 패턴을 수득할 수 있으며, 전도성 고분자 또는 비전도성 고분자와 혼합하여 사용할 경우에도, 일정 수준 이상의 전도도를 가진 필름을 수득할 수 있다. 특히, 알콕시 실릴기가 도입된 금속 나노입자를 혼합하여 사용하는 경우에는 더욱 우수한 전도도를 가진 패턴을 수득할 수 있다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 금속 나노입자의 경우, 프린팅 방법에 의해 전도성 필름 또는 패턴을 용이하게 형성할 수 있고, 수득된 필름 또는 전도성이 매우 우수하며, 필요에 따라 전도성을 임의로 조절할 수 있어 대전방지성 점착시트 또는 신발, 전도성 폴리우레탄 프린트 롤러, 전자파 차폐 쉴드(Electromagnetic Interference Shielding) 등에 유리하게 사용될 수 있다.

Claims (17)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 표면에 하기 화학식 1의 화합물로 이루어진 자기분자조립층이 형성된 금속 나노입자 및 표면에 하기 화학식 2의 화합물로 이루어진 자기분자조립층이 형성된 금속 나노입자를 포함하는 금속 나노입자 조성물.
    [화학식 1]
    X-Y
    상기 식에서,
    X는 NH2, COOH, 또는 포스페이트이고,
    Y는 탄소수 1 내지 30의 1가의 유기기 또는 OH, NH2, NO2, 메톡시, 에톡시, 페녹시, 할로겐 원자, 헤테로 설퍼기, 헤테로 아민, 옥사다이아졸, 트리페닐아민 동프탈로시아닌 및 카바졸로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 치환기를 갖는 탄소수 1 내지 30의 1가의 유기기이다.
    [화학식 2]
    X-Z
    상기 식에서,
    X는 SH, NC, NH2, COOH, 또는 포스페이트이고,
    Z는 -(CH2)n-Si(OR)R1R2이며, 여기에서 R1 및 R2는 각각 독립적으로 CH3 또는 OR이고, R은 탄소수 1 내지 20의 알킬기이며, n은 1 내지 10의 정수이다.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 화학식 1의 화합물로 이루어진 자기분자조립층이 형성된 금속 나노입자 및 상기 화학식 2의 화합물로 이루어진 자기분자조립층이 형성된 금속 나노입자는 1:1 내지 10:1의 비율로 포함하는 것을 특징으로 하는 금속 나노입자 조성물.
  9. 하기 화학식 1의 화합물로 이루어진 자기분자조립층이 형성된 금속 나노입자 또는 하기 화학식 2의 화합물로 이루어진 자기분자조립층이 형성된 금속 나노입자 중 1종 이상의 금속 나노입자; 및 유기용매를 포함하는 패턴형성용 조성물.
    [화학식 1]
    X-Y
    상기 식에서,
    X는 NH2, COOH, 또는 포스페이트이고,
    Y는 탄소수 1 내지 30의 1가의 유기기 또는 OH, NH2, NO2, 메톡시, 에톡시, 페녹시, 할로겐 원자, 헤테로 설퍼기, 헤테로 아민, 옥사다이아졸, 트리페닐아민 동프탈로시아닌 및 카바졸로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 치환기를 갖는 탄소수 1 내지 30의 1가의 유기기이다.
    [화학식 2]
    X-Z
    상기 식에서,
    X는 SH, NC, NH2, COOH, 또는 포스페이트이고,
    Z는 -(CH2)n-Si(OR)R1R2이며, 여기에서 R1 및 R2는 각각 독립적으로 CH3 또는 OR이고, R은 탄소수 1 내지 20의 알킬기이며, n은 1 내지 10의 정수이다.
  10. 제 9항에 있어서, 상기 금속 나노입자는 0.01 내지 80 중량% 포함하는 것을 특징으로 하는 패턴형성용 조성물.
  11. 제 9항에 있어서, 상기 조성물에 전도성 또는 비전도성 고분자 중 1종 이상의 고분자를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 패턴형성용 조성물.
  12. 제 11항에 있어서, 상기 전도성 고분자는 폴리아세틸렌(polyacetylene: PA), 폴리티오펜(polythiophene: PT), 폴리(3-알킬)티오펜[poly(3-alkyl)thiophene: P3AT], 폴리피롤(polypyrrole: PPY), 폴리이소시아나프탈렌(polyisothianapthelene: PITN), 폴리에틸렌 디옥시티오펜(polyethylene dioxythiophene: PEDOT), 폴리파라페닐렌 비닐렌(polyparaphenylene vinylene: PPV), 폴리(2,5-디알콕시)파라페닐렌 비닐렌 [poly(2,5-dialkoxy)paraphenylene vinylene], 폴리파라페닐렌 [polyparaphenylene: PPP), 폴리파라페닐렌설파이드(polyparaphenylene sulphide: PPS), 폴리헵타디엔(polyheptadiyne: PHT), 폴리(3-헥실)테오펜 [poly(3-hexyl)thiophene: P3HT], 및 폴리아닐린 [polyaniline: PANI]로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상이고, 상기 금속 나노입자 100 중 량부당 1 내지 15 중량부의 비율로 포함하는 것을 특징으로 하는 패턴형성용 조성물.
  13. 제 11항에 있어서, 상기 비전도성 고분자는 폴리에스테르, 폴리카보네이트, 폴리비닐알코올, 폴리비닐부티랄, 폴리아세탈, 폴리아릴레이트, 폴리아마이드, 폴리아미드이미드, 폴리에테르이미드, 폴리페닐렌에테르, 폴리페닐렌설파이드, 폴리에테르설폰, 폴리에테르케톤, 폴리프탈아마이드, 폴리에테르니트릴, 폴리에테르설폰, 폴리벤즈이미다졸, 폴리카보디이미드, 폴리실록산, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리메타크릴아마이드, 니트릴고무, 아크릴 고무, 폴리에틸렌테트라플루오라이드, 에폭시 수지, 페놀 수지, 멜라민 수지, 우레아 수지, 폴리부텐, 폴리펜텐, 에틸렌-프로필렌 공중합체, 에틸렌-부텐-디엔 공중합체, 폴리부타디엔, 폴리이소프렌, 에틸렌-프로필렌-디엔 공중합체, 부틸고무, 폴리메틸펜텐, 폴리스티렌, 스티렌-부타디엔 공중합체, 수첨(hydrogenated)스티렌-부타디엔 공중합체, 수첨폴리이소프렌, 및 수첨폴리부타디엔으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상이고, 상기 금속 나노입자 100 중량부당 0.1 내지 10 중량부의 비율로 포함하는 것을 특징으로 하는 패턴형성용 조성물.
  14. ⅰ) 제 9항 내지 제 13항 중 어느 한 항에 따른 조성물을 기재 위에 프린팅하여 패터닝(patterning)하는 단계; 및 ⅱ) 이를 건조하는 단계를 포함하는 전도성 패턴 형성방법.
  15. 제 14항에 있어서, 상기 프린팅 방법은 잉크젯 프린팅, 딥펜 프린팅(dip pen printing), 임프린팅(imprinting), 컨택 프린팅(contact printing) 또는 롤 프린팅(roll printing)인 것을 특징으로 하는 전도성 패턴 형성방법.
  16. 제 14항에 있어서, 상기 ⅱ) 단계 후 소성하는 단계를 추가로 포함하는 전도성 패턴 형성방법.
  17. 제 16항에 있어서, 상기 소성 처리는 150 내지 400℃에서 1분 내지 30분간 수행되는 것을 특징으로 하는 전도성 패턴 형성방법.
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