KR101828353B1 - Method for separating metallic and semiconducting carbon nanotube and separating tape of metallic and semiconducting carbon nanotube - Google Patents
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Abstract
금속성 및 반도체성 탄소나노튜브의 분리방법이 제공되며, 탄소나노튜브에 손상을 주지 않으면서도, 탄소나노튜브 배열이 유지된 상태로 각각의 형태의 탄소나노튜브를 효과적으로 분리하는 것이 가능하다. There is provided a separation method of metallic and semiconducting carbon nanotubes. It is possible to effectively separate each type of carbon nanotube while maintaining the arrangement of carbon nanotubes without damaging the carbon nanotubes.
Description
금속성 및 반도체성 탄소나노튜브의 분리방법, 및 금속성 및 반도체성 탄소나노튜브 분리용 테이프가 제시된다.A method for separating metallic and semiconducting carbon nanotubes, and a tape for separating metallic and semiconducting carbon nanotubes.
탄소나노튜브는 흑연판(graphite sheet)이 나노크기의 직경으로 둥글게 말린 형태이며, 그 직경이 나노미터(nm, 10억분의 1m) 수준으로 극히 작은 영역의 물질로서, 강철보다 인장력이 1백배 이상 강하고, 키랄성(chirality), 즉 흑연판이 말린 형태에 따라 금속성과 반도체성을 가질 수 있다. 구체적으로, 암체어(armchair) 구조의 탄소나노튜브는 금속성을 가지고, 지그재그(zigzag) 구조의 탄소나노튜브는 주로 갭이 작은 반도체이거나 반금속 성질을, 카이랄(chiral) 나노튜브는 반도체 특성을 띤다. 이러한 탄소나노튜브는 역학적 견고성 및 화학적 안정성이 뛰어나고, 반도체와 도체의 성질을 모두 가질 수 있으며, 직경이 작고 길이기 길고 속이 비어있다는 특성 때문에, 평판표시소자, 트랜지스터, 에너지 저장체 등의 소재로서 뛰어난 성질을 보이며, 나노크기의 각종 전자소자로서의 응용성이 매우 크다. Carbon nanotubes are graphite sheets that are rounded to the diameter of nano-sized and have a diameter of nanometer (nm, one billionth of a meter) Strong, and chirality, that is, the graphite sheet may have metallic and semiconducting properties depending on the dried form. Specifically, carbon nanotubes having an armchair structure are metallic, and carbon nanotubes having a zigzag structure are semi-metallic semiconductors or semi-metallic semiconductors, and chiral nanotubes have semiconductor characteristics . Such carbon nanotubes are excellent in mechanical durability and chemical stability, can have both semiconductor and conductor properties, and are small in diameter, long in length and hollow. Therefore, they are excellent as materials for flat panel display devices, transistors and energy storage materials And it is very applicable to various electronic devices of nano size.
그러나, 이와 같이 다양한 용도로 탄소나노튜브를 응용하기 위해서는, 그 물성에 따라 금속성 탄소나노튜브 및 반도체성 탄소나노튜브를 분리하는 것이 필요하다. 예를 들어, 전극에 사용하는 탄소나노튜브의 경우에는 높은 전도성을 가지기 위하여 금속성 탄소나노튜브만 사용하는 것이 바람직하고, 트렌지스터의 반도체 층에 사용되는 경우에는 반도체성 탄소나노튜브만 사용하는 것이 바람직하다. However, in order to apply carbon nanotubes for various applications, it is necessary to separate the metallic carbon nanotubes and the semiconducting carbon nanotubes according to their physical properties. For example, in the case of carbon nanotubes used for electrodes, it is preferable to use only metallic carbon nanotubes in order to have high conductivity, and in the case of being used for a semiconductor layer of a transistor, it is preferable to use only semiconducting carbon nanotubes .
이와 관련하여, 금속성 및 반도체성 탄소나노튜브를 분리하는 기술로서 선택적인 파괴법(selective destruction)과 용액을 이용한 분리법(solution-based separation method) 두 가지 접근방법이 있는데, 두 방법 모두 탄소나노튜브를 효과적으로 분리할 수는 있으나, 전자의 경우 탄소나노튜브를 손상시키고, 후자의 경우 단지 길이가 작은 탄소나노튜브에 대해서만 유효하고 탄소나노튜브 정렬을 제어하기 어렵다는 문제점이 있다.In this regard, there are two approaches to selective separation of metallic and semiconducting carbon nanotubes: selective destruction and solution-based separation. Both methods use carbon nanotubes However, in the former case, the carbon nanotubes are damaged. In the latter case, only the carbon nanotubes having a small length are effective, and it is difficult to control the alignment of the carbon nanotubes.
본 발명의 일 측면은 탄소나노튜브에 손상을 입히지 않으면서 탄소나노튜브의 배열을 유지한 상태로 원하는 키랄성의 탄소나노튜브를 분리해 낼 수 있는 금속성 및 반도체성 탄소나노튜브의 분리방법을 제공하는 것이다.One aspect of the present invention provides a separation method of metallic and semiconducting carbon nanotubes capable of separating desired chirality carbon nanotubes while maintaining the arrangement of carbon nanotubes without damaging the carbon nanotubes will be.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 금속성 및 반도체성 탄소나노튜브 분리에 사용될 수 있는 분리용 테이프를 제공하는 것이다. According to another aspect of the present invention, there is provided a separation tape which can be used for separating metallic and semiconducting carbon nanotubes.
본 발명의 일 측면에 따르면, According to an aspect of the present invention,
플렉서블 박막의 적어도 일면에 금속성 및 반도체성 탄소나노튜브 중 어느 하나와 선택적인 흡착력을 갖는 화합물을 결합시키는 단계;Bonding at least one surface of the flexible thin film with a compound having selective adsorption ability to any one of metallic and semiconducting carbon nanotubes;
금속성 및 반도체성 탄소나노튜브가 혼합 배열된 탄소나노튜브 어레이가 형성된 기판에 상기 플렉서블 박막을 가하여, 상기 화합물이 결합된 플렉서블 박막의 면과 상기 탄소나노튜브 어레이를 접촉시키는 단계; 및 Contacting the surface of the flexible thin film to which the compound is bonded with the carbon nanotube array by applying the flexible thin film to a substrate on which a carbon nanotube array in which metal and semiconductor carbon nanotubes are mixedly arranged is formed; And
상기 플렉서블 박막을 상기 기판으로부터 분리시키는 단계;를 포함하는 금속성 및 반도체성 탄소나노튜브의 분리방법이 제공된다.Separating the flexible thin film from the substrate; and separating the carbon nanotubes from the substrate.
상기 화합물은 아민기 및 페닐기 중 어느 하나의 작용기를 포함하는 화합물일 수 있다. The compound may be a compound containing any one of an amine group and a phenyl group.
상기 아민기는 1차 아민기, 2차 아민기 및 3차 아민기 중 적어도 하나일 수 있다. The amine group may be at least one of a primary amine group, a secondary amine group, and a tertiary amine group.
일 실시예에 따르면, 상기 아민기를 포함하는 화합물은 하기 화학식 1 또는 하기 화학식 2로 표시될 수 있다. According to one embodiment, the amine group-containing compound may be represented by the following general formula (1) or (2).
[화학식 1][Chemical Formula 1]
상기 식중, R1, R2 및 R3는 각각 독립적으로 수소, 할로겐 원소, 탄소수 1 내지 4의 알콕시기 또는 탄소수 1 내지 4의 알킬기를 나타내고, n은 1 내지 20의 정수이다.Wherein R 1 , R 2 and R 3 are each independently hydrogen, a halogen atom, an alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and n is an integer of 1 to 20.
[화학식 2](2)
상기 식중, n은 1 내지 20의 정수이다. In the above formula, n is an integer of 1 to 20.
상기 페닐기는 비치환된 페닐기, 또는 하나 이상의 수소가 할로겐 원소, 히드록시기, 티올기, 카르복시기, 아세틱기, 탄소수 1 내지 4의 알콕시기 또는 탄소수 1 내지 4의 알킬기로부터 선택된 적어도 하나로 치환된 페닐기일 수 있다. The phenyl group may be an unsubstituted phenyl group or a phenyl group in which at least one hydrogen is substituted with at least one selected from a halogen atom, a hydroxyl group, a thiol group, a carboxyl group, an acetic group, an alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms .
일 실시예에 따르면, 상기 페닐기를 포함하는 화합물은 하기 화학식 3 또는 화학식 4로 표시되는 화합물일 수 있다. According to one embodiment, the compound containing the phenyl group may be a compound represented by the following general formula (3) or (4).
[화학식 3] (3)
상기 식중, R1, R2 및 R3는 각각 독립적으로 수소, 할로겐 원소, 또는 탄소수 1 내지 4의 알콕시기를 나타내고, n은 1 내지 20의 정수이다.In the above formulas, R 1 , R 2 and R 3 each independently represent hydrogen, a halogen atom, or an alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms, and n is an integer of 1 to 20.
[화학식 4][Chemical Formula 4]
상기 식중, n은 1 내지 20의 정수이다. In the above formula, n is an integer of 1 to 20.
상기 플렉서블 박막은 일반적인 고분자 필름을 다 사용가능하며, 예를 들어 알킬계 고분자, 아크릴계 고분자, 스티렌계 고분자, 천연고무, 합성고무, 실리콘 고무, 플루오로실리콘, 및 실리콘계 수지로부터 선택되는 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 특별히 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 플렉서블 박막은 두께가 1 μm 내지 10 mm일 수 있다. The flexible thin film may be a general polymer film and may include at least one selected from an alkyl polymer, an acrylic polymer, a styrenic polymer, a natural rubber, a synthetic rubber, a silicone rubber, a fluorosilicone, and a silicone resin And is not particularly limited thereto. The flexible thin film may have a thickness of 1 占 퐉 to 10 mm.
상기 화합물의 결합 단계는, The step of bonding the compound
상기 플렉서블 박막을 공기 플라즈마로 처리하는 단계; 및 Treating the flexible thin film with an air plasma; And
상기 플렉서블 박막을 상기 화합물을 포함하는 용액을 이용하여 표면 개질하는 단계;를 포함할 수 있다. And surface-modifying the flexible thin film using a solution containing the compound.
상기 공기 플라즈마 처리 시간은 1분 초과, 30분 이하일 수 있다. The air plasma treatment time may be more than 1 minute and less than 30 minutes.
상기 화합물을 포함하는 용액의 농도는 1중량% 초과, 50중량% 이하일 수 있다. The concentration of the solution containing the compound may be more than 1% by weight and not more than 50% by weight.
상기 결합에 의하여, 상기 화합물은 상기 플렉서블 박막 상에 자기조립단분자막을 형성할 수 있다. By such bonding, the compound can form a self-assembled monolayer on the flexible thin film.
상기 탄소나노튜브 어레이는 화학기상증착법(chemical vapor deposition), 기상합성법(vapor phase growth), 전기방전법(arc-discharge), 레이저증착법(laser vaporization), 마이크로웨이브법(microwave-assisted method), 고압일산화탄소법(high pressure carbon oxide synthesis, HiPCO법) 등을 이용하여 형성될 수 있다. 상기 탄소나노튜브 어레이는 상기 기판 상에 상기 금속성 및 반도체성 탄소나노튜브가 혼합된 상태로 서로 나란하게 배열되도록 성장시킴으로써 형성된다. The carbon nanotube array may be formed by a chemical vapor deposition method, a vapor phase growth method, an arc discharge method, a laser vaporization method, a microwave-assisted method, A high pressure carbon oxide synthesis (HiPCO method), or the like. The carbon nanotube array is formed by growing the metallic and semiconducting carbon nanotubes on the substrate so as to be aligned in a state of being mixed with each other.
상기 탄소나노튜브는 단일벽 탄소나노튜브, 이중벽 탄소나노튜브, 다중벽 탄소나노튜브 및 다발형 탄소나노튜브로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나일 수 있으며, 바람직하게는 단일벽 탄소나노튜브일 수 있다. The carbon nanotubes may be at least one selected from the group consisting of single-walled carbon nanotubes, double-walled carbon nanotubes, multi-walled carbon nanotubes, and multi-walled carbon nanotubes, preferably single-walled carbon nanotubes .
상기 기판은 어느 정도 플렉서블한 것이면 무기계든 유기계든 상관없이 사용가능하다. 예를 들어, 상기 기판은 무기계 기판일 수 있다. If the substrate is flexible to some extent, it can be used regardless of whether it is inorganic or organic. For example, the substrate may be an inorganic substrate.
상기 플렉서블 박막에 아민기를 포함하는 화합물을 결합시키는 경우에는, 상기 플렉서블 박막에 반도체성 탄소나노튜브를 선택적으로 흡착시켜 분리시킬 수 있다. When a compound including an amine group is bonded to the flexible thin film, the semiconductor thin carbon nanotube can be selectively adsorbed to the flexible thin film.
상기 플렉서블 박막에 페닐기를 포함하는 화합물을 결합시키는 경우에는, 상기 플렉서블 박막에 금속성 탄소나노튜브를 선택적으로 흡착시켜 분리시킬 수 있다. When a compound containing a phenyl group is bonded to the flexible thin film, the metallic carbon nanotube may be selectively adsorbed to the flexible thin film.
본 발명의 다른 측면에 따르면, According to another aspect of the present invention,
플렉서블 박막; 및 Flexible thin film; And
상기 플렉서블 박막의 적어도 일면에 형성된 금속성 및 반도체성 탄소나노튜브 중 어느 하나와 선택적인 흡착력을 갖는 화합물의 자기조립단분자막층;A self-assembled monolayer film of a compound having selective adsorption ability to any one of metallic and semiconducting carbon nanotubes formed on at least one surface of the flexible thin film;
을 포함하는 금속성 및 반도체성 탄소나노튜브 분리용 테이프가 제공된다. There is provided a tape for separating metallic and semiconducting carbon nanotubes.
상기 화합물은 아민기 및 페닐기 중 어느 하나의 작용기를 포함하는 화합물일 수 있다. 상기 아민기는 1차 아민기, 2차 아민기 및 3차 아민기 중 적어도 하나일 수 있다. 예를 들어, 상기 아민기를 포함하는 화합물은 상기 화학식 1 또는 상기 화학식 2로 표시되는 화합물일 수 있다. 상기 페닐기는 비치환된 페닐기이거나, 또는 하나 이상의 수소가 할로겐 원소, 히드록시기, 티올기, 카르복시기, 아세틱기, 탄소수 1 내지 4의 알콕시기 또는 탄소수 1 내지 4의 알킬기로부터 선택된 적어도 하나로 치환된 페닐기일 수 있다. 예를 들어, 상기 페닐기를 포함하는 화합물은 상기 화학식 3 또는 상기 화학식 4로 표시되는 화합물일 수 있다. The compound may be a compound containing any one of an amine group and a phenyl group. The amine group may be at least one of a primary amine group, a secondary amine group, and a tertiary amine group. For example, the amine group-containing compound may be a compound represented by Formula 1 or Formula 2. The phenyl group may be an unsubstituted phenyl group or a phenyl group in which at least one hydrogen is substituted with at least one selected from the group consisting of a halogen atom, a hydroxyl group, a thiol group, a carboxy group, an acetic group, an alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms have. For example, the compound containing the phenyl group may be a compound represented by the formula (3) or (4).
상기 금속성 및 반도체성 탄소나노튜브의 분리방법에 따르면, 분리과정에 있어서 탄소나노튜브에 손상을 주지 않으면서도, 탄소나노튜브 배열이 유지된 상태로 각각의 형태의 탄소나노튜브를 효과적으로 분리해 낼 수 있다. 또한 용액 기반의 분리방법에 비하여 길이가 긴 탄소나노튜브를 분리할 수 있다. 상기 분리방법은 선택적인 흡착력을 갖도록 개질시킨 플렉서블 박막을 이용하므로 넓은 면적의 탄소나노튜브 어레이로부터 금속성과 반도체성 탄소나노튜브를 분리해 낼 수 있다.According to the separation method of metallic and semiconducting carbon nanotubes, it is possible to effectively separate each type of carbon nanotube while maintaining the arrangement of carbon nanotubes without damaging the carbon nanotubes in the separation process have. Also, it is possible to separate long carbon nanotubes from solution-based separation methods. Since the separation method uses a flexible thin film modified to have selective adsorption capability, metallic and semiconducting carbon nanotubes can be separated from a wide area carbon nanotube array.
도 1은 아민 말단의 분자 및 페닐 말단의 분자가 금속성 및 반도체성 탄소나노튜브에 대한 상호작용 구조를 보여주는 모식도이다.
도 2는 플렉서블 박막 표면에 각각 아민기 및 페닐기를 가진 화합물이 결합되어 자기조립단분자막을 형성하고 있는 A 타입 테이프와 P 타입 테이프의 단면을 개략적으로 도시한 것이다.
도 3은 아민기를 포함하는 화합물이 결합된 플렉서블 박막(A 타입 테이프)을 이용하여, 탄소나노튜브 어레이로부터 반도체성 탄소나노튜브를 선택적으로 흡착시켜 분리해내는 것을 도시한 것이다.
도 4는 페닐기를 포함하는 화합물이 결합된 플렉서블 박막(B 타입 테이프)을 이용하여, 금속성 탄소나노튜브를 선택적으로 흡착시켜 분리해내는 것을 도시한 것이다.
도 5는 A 타입 테이프를 이용한 처리 전후의 SWNT 어레이의 밀도 차이를 보여주는 주사전자현미경 사진이다.
도 6a 및 6b은 각각 A 타입 테이프를 이용한 처리 전후의 SWNT 어레이의 원자현미경(AFM) 사진이다.
도 7a 및 7b는 각각 A 타입 테이프를 이용한 처리 전후의 SWNT 어레이의 라만 스펙트럼 측정 결과이다.
도 8은 P 타입 테이프를 이용한 처리 전후의 SWNT 어레이의 밀도 차이를 보여주는 주사전자현미경 사진이다.
도 9a 및 9b는 각각 P 타입 테이프를 이용한 처리 전후의 SWNT 어레이의 원자현미경(AFM) 사진이다.
도 10a 및 10b는 각각 P 타입 테이프를 이용한 처리 전후의 SWNT 어레이의 라만 스펙트럼 측정 결과이다.
도 11은 플라즈마 처리시간 및 결합화합물 농도 조건을 변화시켜 제조된 A 타입 테이프 사용시의 SWNT 밀도 변화를 나타낸 것이다.
도 12는 플라즈마 처리시간 및 결합화합물 농도 조건을 변화시켜 제조된 P 타입 테이프 사용시의 SWNT 밀도 변화를 나타낸 것이다.
도 13은 라만 스펙트럼을 이용하여 각 조건에서 제조된 A 타입 테이프 이용시 샘플에 잔존하는 금속성 SWNT의 비율을 측정한 결과를 나타낸 것이다.
도 14는 라만 스펙트럼을 이용하여 각 조건에서 제조된 P 타입 테이프 이용시 샘플에 잔존하는 반도체성 SWNT의 비율을 측정한 결과를 나타낸 것이다.
도 15는 10/20 조건에서 제조된 A 타입 테이프 이용시, 처리후의 SWNT 샘플을 전사시켜 제조한 전계효과트랜지스터(FET)의 전기 측정 결과를 나타낸 것이다.
도 16은 10/10 조건에서 제조된 P 타입 테이프 이용시, 처리후의 SWNT 샘플을 전사시켜 제조한 전계효과트랜지스터(FET)의 전기 측정 결과를 나타낸 것이다.FIG. 1 is a schematic diagram showing the interaction structure of molecules of amine terminal and molecules of phenyl terminal to metallic and semiconducting carbon nanotubes.
2 schematically shows a cross section of an A-type tape and a P-type tape in which a compound having an amine group and a phenyl group are bonded to a surface of a flexible thin film to form a self-assembled monolayer.
FIG. 3 illustrates selective adsorption and separation of semiconducting carbon nanotubes from a carbon nanotube array using a flexible thin film (A type tape) to which a compound containing an amine group is bonded.
FIG. 4 shows selective separation and separation of metallic carbon nanotubes using a flexible thin film (B type tape) to which a compound containing a phenyl group is bonded.
5 is a scanning electron micrograph showing the density difference of the SWNT array before and after the treatment using the A type tape.
6A and 6B are atomic force microscope (AFM) photographs of SWNT arrays before and after treatment using an A type tape, respectively.
FIGS. 7A and 7B show Raman spectrum measurement results of the SWNT array before and after the processing using the A type tape, respectively.
8 is a scanning electron microscope photograph showing the density difference of the SWNT array before and after the treatment using the P type tape.
9A and 9B are AFM images of SWNT arrays before and after treatment using a P type tape, respectively.
10A and 10B show Raman spectrum measurement results of the SWNT array before and after the processing using the P type tape, respectively.
11 shows the SWNT density change when using Type A tape prepared by varying plasma treatment time and binding compound concentration conditions.
12 shows the SWNT density change when using a P type tape produced by varying plasma treatment time and binding compound concentration conditions.
13 shows the results of measurement of the proportion of metallic SWNTs remaining in the sample when using the A-type tape manufactured under each condition using Raman spectrum.
14 shows the results of measuring the ratio of the semiconducting SWNTs remaining in the sample when using the P-type tape manufactured under the respective conditions using the Raman spectrum.
15 shows electrical measurement results of a field effect transistor (FET) fabricated by transferring a treated SWNT sample when using an A-type tape manufactured under 10/20 conditions.
Fig. 16 shows electrical measurement results of a field effect transistor (FET) manufactured by transferring a treated SWNT sample at the time of using a P type tape manufactured at a condition of 10/10.
이하에서 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
본 발명의 일 측면에 따른 금속성 및 반도체성 탄소나노튜브의 분리방법은 금속성 및 반도체성 탄소나노튜브 중 어느 하나에 선택적인 흡착력을 갖는 화합물로 표면을 개질시킨 플렉서블 박막을 이용하여, 금속성 및 반도체성 탄소나노튜브가 혼재된 상태로 배열되어 있는 탄소나노튜브 어레이로부터 물리적 흡착 방식으로 금속성 또는 반도체성 탄소나노튜브를 선택적으로 분리해내는 방법이다. A method of separating metallic and semiconducting carbon nanotubes according to an aspect of the present invention is a method of separating metallic and semiconducting carbon nanotubes using a flexible thin film whose surface is modified with a compound having selective adsorption ability to metallic or semiconducting carbon nanotubes, A method for selectively separating metallic or semiconducting carbon nanotubes from a carbon nanotube array in which carbon nanotubes are mixed is physically adsorbed.
일 구현예에 따르면, 상기 금속성 및 반도체성 탄소나노튜브의 분리방법은,According to one embodiment, the method for separating metallic and semiconducting carbon nanotubes includes:
플렉서블 박막의 적어도 일면에 금속성 및 반도체성 탄소나노튜브 중 어느 하나와 선택적인 흡착력을 갖는 화합물을 결합시키는 단계;Bonding at least one surface of the flexible thin film with a compound having selective adsorption ability to any one of metallic and semiconducting carbon nanotubes;
금속성 및 반도체성 탄소나노튜브가 혼합 배열된 탄소나노튜브 어레이가 형성된 기판에 상기 플렉서블 박막을 가하여, 상기 화합물이 결합된 플렉서블 박막의 면과 상기 탄소나노튜브 어레이를 접촉시키는 단계; 및 Contacting the surface of the flexible thin film to which the compound is bonded with the carbon nanotube array by applying the flexible thin film to a substrate on which a carbon nanotube array in which metal and semiconductor carbon nanotubes are mixedly arranged is formed; And
상기 플렉서블 박막을 상기 기판으로부터 분리시키는 단계;를 포함한다. And separating the flexible thin film from the substrate.
탄소나노튜브의 분리를 위하여, 먼저 상기 분리방법에 사용될 플렉서블 박막을 준비한다. In order to separate the carbon nanotubes, a flexible thin film to be used in the separation method is first prepared.
상기 플렉서블 박막은 탄소나노튜브 어레이가 형성되어 있는, 보다 견고한 기판 상에 물리적으로 부착 및 분리가 가능하도록 유연성을 갖는 고분자 소재로 이루어진 것일 수 있다. 예를 들어, 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 폴리이미드(PI) 등과 같이 일반적으로 사용되는 알킬계 고분자, 아크릴계 고분자, 스티렌계 고분자 등의 고분자 플라스틱 필름은 다 사용가능하다. 또한, 상기 플렉서블 박막은 천연고무, 에틸렌 프로필렌 디엔 모노머 고무(ethylene propylene diene monomer rubber, EPDM rubber), 스티렌 부타디엔 고무(styrene butadiene rubber, SBR), 부타디엔 고무(butadiene rubber, BR), 니트릴 고무(nitrile butadiene rubber, NBR), 이소프렌 고무(isoprene rubber), 폴리이소부틸렌 고무(polyisobutylene rubber) 등의 합성고무, 폴리디메틸실록산(polydimethyl siloxane) 등의 실리콘 고무, 플루오로실리콘, 실리콘계 수지 플루오로엘라스토머 등의 소재로 이루어질 수 있다. 그러나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 이들 고분자 수지는 1종을 단독으로 사용하거나, 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 상기 플렉서블 박막으로서 실리콘 고무 등을 이용할 경우, 상기 플렉서블 박막 표면의 산화 및 표면 개질에 사용될 상기 화합물과의 화학적 결합을 통하여 상기 플렉서블 박막 표면에 자기조립단분자막이 형성될 수 있으며, 금속성 또는 반도체성 탄소나노튜브를 선택적으로 흡착시켜 분리시킬 때에도 상기 플렉서블 박막과 상기 화합물 사이에 강한 결합이 유지될 수 있으므로, 이러한 관점에서 상기 플렉서블 박막으로서 실리콘 고무 등을 사용할 수 있다. The flexible thin film may be made of a polymer material having flexibility so that a carbon nanotube array is formed and physically attached and separated on a more rigid substrate. For example, alkyl-based polymers such as polyethylene (PE), polypropylene (PP), polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), polyimide And the like can be used. The flexible thin film may be formed of a material selected from the group consisting of natural rubber, ethylene propylene diene monomer rubber, EPDM rubber, styrene butadiene rubber (SBR), butadiene rubber (BR), nitrile butadiene synthetic rubbers such as rubber, NBR, isoprene rubber and polyisobutylene rubber, silicone rubbers such as polydimethyl siloxane, fluorosilicone, silicone resin fluoroelastomer and the like ≪ / RTI > However, the present invention is not limited thereto. These polymer resins may be used singly or in combination of two or more. According to one embodiment, when silicon rubber or the like is used as the flexible thin film, a self-assembled monolayer can be formed on the surface of the flexible thin film through chemical bonding with the compound used for oxidation and surface modification of the surface of the flexible thin film, When the metallic or semiconducting carbon nanotubes are selectively adsorbed and separated, strong bonding can be maintained between the flexible thin film and the compound. Therefore, silicone rubber or the like can be used as the flexible thin film from this viewpoint.
상기 플렉서블 박막은 특별히 두께가 한정되는 것은 아니며, 예를 들어 두께가 1 μm 내지 10 mm, 구체적으로는 10 μm 내지 1 mm, 보다 구체적으로는 100 μm 내지 0.5 mm인 것을 사용할 수 있다. The thickness of the flexible thin film is not particularly limited. For example, the flexible thin film may have a thickness of 1 占 퐉 to 10 mm, specifically 10 占 퐉 to 1 mm, more specifically, 100 占 퐉 to 0.5 mm.
이어서, 상기 준비된 플렉서블 박막의 적어도 일면에 금속성 및 반도체성 탄소나노튜브 중 어느 하나와 선택적인 흡착력을 갖는 화합물을 결합시킨다. Next, at least one side of the prepared flexible thin film is allowed to bind a compound having selective adsorption to any one of metallic and semiconducting carbon nanotubes.
일 실시예에 따르면, 상기 화합물은 아민기 및 페닐기 중 어느 하나의 작용기를 포함하는 화합물일 수 있다. According to one embodiment, the compound may be a compound containing any one of an amine group and a phenyl group.
상기 아민기는 1차 아민기, 2차 아민기, 및 3차 아민기 중 적어도 하나일 수 있으며, 상기 아민기를 포함하는 화합물은 전자주개 분자(electron donor molecule)로서 반도체성 탄소나노튜브에 선택적으로 흡착할 수 있다. 한편, 상기 페닐기는 비치환된 페닐기이거나, 또는 하나 이상의 수소가 할로겐 원소, 히드록시기, 티올기, 카르복시기, 아세틱기, 탄소수 1 내지 4의 알콕시기 또는 탄소수 1 내지 4의 알킬기로부터 선택된 적어도 하나로 치환된 페닐기일 수 있다. 상기 페닐기를 포함하는 화합물은 금속성 탄소나노튜브에 대한 선택적인 흡착력이 더 크다. The amine group may be at least one of a primary amine group, a secondary amine group, and a tertiary amine group, and the compound containing the amine group may be selectively adsorbed to semiconducting carbon nanotubes as an electron donor molecule can do. The phenyl group may be an unsubstituted phenyl group or a phenyl group substituted with at least one selected from a halogen atom, a hydroxyl group, a thiol group, a carboxy group, an acetic group, an alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms Lt; / RTI > The compound containing the phenyl group has a greater selective adsorption ability to metallic carbon nanotubes.
작용기 종류에 따른 이러한 선택적인 흡착력 차이는 밀도함수이론(density functional theory)에 근거한 계산을 통하여 확인할 수 있다. 도 1에서 보는 바와 같이, 아민 말단의 분자 NH2-(CH2)3-SiH3 는 금속성 단일벽 탄소나노튜브((8,8) SWNT, a의 경우) 및 반도체성 단일벽 탄소나노튜브((14,0) SWNT, b의 경우) 각각에 대하여 N 원자가 육각 고리 중심에 있고, 분자 배향이 SWNT 외벽에 대해 수직일 때 가장 안정한 배치를 가지고 있는데, 각각의 결합 에너지는 203 meV 및 214 meV이다. 이에 반하여, 페닐 말단의 분자 C6H5-SiH3 는 금속성 SWNT((8,8) SWNT, c의 경우)에 대해서는 스택된 배치(stacked configuration)일 때 가장 안정하고, 반도체성 SWNT((14,0) SWNT, d의 경우)에 대해서는 브리치 배치(bridge configuration)일 때 가장 안정한 흡착 구조를 나타내며, 각각의 결합 에너지는 432 meV 및 416 meV이다. 이는 아민 말단의 표면은 반도체성 탄소나노튜브를 더 선호하고, 페닐 말단의 표면은 금속성 탄소나노튜브를 더 선호한다는 것을 말해준다. This selective adsorption power difference depending on the type of functional group can be confirmed by calculation based on the density functional theory. As shown in FIG. 1, the amine NH 2 - (CH 2 ) 3 -SiH 3 at the amine terminus can be replaced with a metal single wall carbon nanotube (in the case of (8,8) SWNT, a) (14,0) SWNT, b), the most stable arrangement is when the N atoms are at the center of the hexagonal ring and the molecular orientation is perpendicular to the outer wall of the SWNT, and their respective binding energies are 203 meV and 214 meV . On the other hand, the phenyl terminal molecule C 6 H 5 -SiH 3 is most stable when it is stacked in the case of metallic SWNT ((8,8) SWNT, c), and semiconducting SWNT ((14 , 0) for SWNT, d) shows the most stable adsorption structure in the bridge configuration, and the binding energies are 432 meV and 416 meV, respectively. This indicates that the surface of the amine terminus is preferred to semiconducting carbon nanotubes and the surface of the phenyl terminus is preferred to metallic carbon nanotubes.
따라서, 상기 플렉서블 박막에 아민기를 포함하는 화합물을 결합시키는 경우에는, 상기 플렉서블 박막에 반도체성 탄소나노튜브를 선택적으로 흡착시켜 분리시킬 수 있으며, 상기 플렉서블 박막에 페닐기를 포함하는 화합물을 결합시키는 경우에는, 상기 플렉서블 박막에 금속성 탄소나노튜브를 선택적으로 흡착시켜 분리시킬 수 있다. Therefore, in the case of bonding a compound containing an amine group to the flexible thin film, the semiconducting carbon nanotube can be selectively adsorbed and separated in the flexible thin film. When a compound containing a phenyl group is bonded to the flexible thin film, , The metallic carbon nanotube may be selectively adsorbed to the flexible thin film.
일 실시예에 따르면, 상기 아민기를 포함하는 화합물은 하기 화학식 1 또는 하기 화학식 2로 표시되는 화합물일 수 있다. According to one embodiment, the amine group-containing compound may be a compound represented by the following general formula (1) or (2)
[화학식 1][Chemical Formula 1]
상기 식중, R1, R2 및 R3는 각각 독립적으로 수소, 할로겐 원소, 탄소수 1 내지 4의 알콕시기 또는 탄소수 1 내지 4의 알킬기를 나타내고, n은 1 내지 20의 정수이다.Wherein R 1 , R 2 and R 3 are each independently hydrogen, a halogen atom, an alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and n is an integer of 1 to 20.
[화학식 2](2)
상기 식중, n은 1 내지 20의 정수이다.In the above formula, n is an integer of 1 to 20.
상기 화학식 1 또는 2에 있어서, 아민기는 하나 이상의 수소가 탄소수 1 내지 3의 알킬기로 치환될 수 있다. In the above formula (1) or (2), the amine group may be substituted with at least one hydrogen having 1 to 3 carbon atoms.
일 실시예에 따르면, 상기 페닐기를 포함하는 화합물은 하기 화학식 3 또는 화학식 4로 표시되는 화합물일 수 있다. According to one embodiment, the compound containing the phenyl group may be a compound represented by the following general formula (3) or (4).
[화학식 3] (3)
상기 식중, R1, R2 및 R3는 각각 독립적으로 수소, 할로겐 원소, 또는 탄소수 1 내지 4의 알콕시기를 나타내고, n은 1 내지 20의 정수이다.In the above formulas, R 1 , R 2 and R 3 each independently represent hydrogen, a halogen atom, or an alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms, and n is an integer of 1 to 20.
[화학식 4][Chemical Formula 4]
상기 식중, n은 1 내지 20의 정수이다. In the above formula, n is an integer of 1 to 20.
상기 화학식 3 또는 4에 있어서, 페닐기는 하나 이상의 수소가 탄소수 1 내지 3의 알킬기로 치환될 수 있다. In the above formula (3) or (4), at least one hydrogen may be substituted with an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms in the phenyl group.
일 실시예에 따르면, 상기 플렉서블 박막에 대한 상기 화합물의 결합은, 상기 플렉서블 박막을 공기 플라즈마로 처리하는 단계; 및 상기 플렉서블 박막을 상기 화합물을 포함하는 용액을 이용하여 표면 개질하는 단계;에 의하여 이루어질 수 있다. According to one embodiment, the binding of the compound to the flexible thin film may be performed by treating the flexible thin film with air plasma; And surface modification of the flexible thin film using a solution containing the compound.
상기 공기 플라즈마 처리는 상기 플렉서블 박막 표면을 산화시키거나 표면에 결합사이트를 형성시켜 상기 화합물과 결합이 이루어질 수 있도록 상기 플렉서블 박막을 전처리하는 과정이다. 예를 들어, 폴리디메틸실록산(PDMS)와 같은 실리콘 고무를 기재로서 사용한 플렉서블 박막은 공기 플라즈마 처리에 의하여 박막 표면의 Si-O-Si 결합이 산화되어 Si-OH기를 형상하고, 이는 이어서 상기 화학식 1 내지 4의 화합물과 같이, 한쪽 말단에 아민기 또는 페닐기가 결합되어 있는 실란계 내지 실록산계 화합물 또는 티올계 화합물과 반응하여 플렉서블 박막 표면에 결합력이 강한 자기조립단분자막을 형성할 수 있다. The air plasma treatment is a process of oxidizing the surface of the flexible thin film or pre-treating the flexible thin film so that bonding sites with the compound are formed. For example, in a flexible thin film using a silicone rubber such as polydimethylsiloxane (PDMS) as a substrate, the Si-O-Si bond of the thin film surface is oxidized by air plasma treatment to form Si-OH groups, A silane-based or siloxane-based compound having an amine group or a phenyl group bonded to one end thereof, or a thiol-based compound such as a compound of the general formula (1) to (4), thereby forming a self-assembled monolayer having strong bonding force on the surface of the flexible thin film.
플라즈마 처리 시간은 특별히 한정되는 것은 아니나, 처리 시간이 지나치게 짧으면 화합물과 결합할 수 있는 결합사이트 형성이 적게 생길 수 있고, 처리 시간이 지나치게 많으면 플렉서블 박막 표면을 지나치게 손상시킬 우려가 있으므로 적절하게 시간을 조절할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 상기 공기 플라즈마 처리 시간은 1분 이상, 30분 이하일 수 있으며, 보다 구체적으로는 5분 내지 15분일 수 있다. Although the plasma treatment time is not particularly limited, if the treatment time is too short, formation of binding sites capable of binding to the compound may be little, and if the treatment time is too long, the surface of the flexible thin film may be excessively damaged. . According to one embodiment, the air plasma treatment time may be 1 minute or more, 30 minutes or less, and more specifically, 5 minutes to 15 minutes.
이어서, 공기 플라즈마로 처리한 플렉서블 박막은 상기 화합물을 포함하는 용액을 이용하여 표면 개질이 된다. 일 실시예에 따르면, 상기 화합물을 포함하는 용액에 상기 플렉서블 박막을 담그고 일정 시간 유지한 후 꺼내어 세척하고 건조시킴으로써 플렉서블 막막 표면에 상기 화합물을 결합시킬 수 있다. 상기 용액의 용매로는 상기 화합물을 분산시킬 수 있는 것이라면 제한없이 사용될 수 있으며, 예를 들어, 에탄올, 프로판올, 아세톤, 톨루엔 등을 사용할 수 있다. 상기 용액의 농도는 상기 플렉서블 기판에 적정 밀도로 균일하게 상기 화합물이 결합될 수 있도록 하는 범위에서 조절하는 것이 바람직하다. 일 실시예에 따르면, 상기 화합물을 포함하는 용액의 농도는 1중량% 초과, 50중량% 이하일 수 있고, 보다 구체적으로는 1중량% 내지 30중량%, 보다 더 구체적으로는 10중량% 내지 30중량%일 수 있다. Subsequently, the flexible thin film treated with the air plasma is surface-modified by using the solution containing the compound. According to one embodiment, the flexible thin film may be immersed in a solution containing the compound, held for a predetermined time, taken out, washed, and dried to bind the compound to the surface of the flexible film. The solvent of the solution may be any solvent as long as it can disperse the compound. For example, ethanol, propanol, acetone, toluene and the like can be used. The concentration of the solution is preferably controlled within a range that the compound can be uniformly bonded to the flexible substrate at an appropriate density. According to one embodiment, the concentration of the solution comprising the compound may be greater than 1 wt%, 50 wt% or less, more specifically 1 wt% to 30 wt%, more specifically 10 wt% to 30 wt% %. ≪ / RTI >
도 2는 플렉서블 박막 표면에 각각 아민기 및 페닐기를 가진 화합물이 결합되어 자기조립단분자막을 형성하고 있는 단면을 개략적으로 도시한 것이다. 자기조립단분자막 말단에 아민기가 결합된 플렉서블 박막(이하, A 타입 테이프라 함)은 반도체성 탄소나노튜브를 선택적으로 흡착시켜 분리해 내는데 사용될 수 있으며, 자기조립단분자막 말단에 페닐기가 결합된 플렉서블 박막(이하, P 타입 테이프라 함)은 금속성 탄소나노튜브를 선택적으로 흡착시켜 분리해 내는데 사용될 수 있다. 2 schematically shows a cross-section of a self-assembled monolayer formed by bonding an amine group and a compound having a phenyl group to the surface of a flexible thin film. A flexible thin film (hereinafter referred to as type A tape) having an amine group bonded to the end of a self-assembled monolayer can be used to selectively adsorb and separate semiconducting carbon nanotubes. A flexible thin film having a phenyl group bonded to the end of the self- Hereinafter referred to as P type tapes) can be used to selectively adsorb and separate metallic carbon nanotubes.
다음 단계로서, 금속성 및 반도체성 탄소나노튜브가 혼합 배열된 탄소나노튜브 어레이가 형성된 기판에 상기 플렉서블 박막을 가하여, 상기 화합물이 결합된 플렉서블 박막의 면과 상기 탄소나노튜브 어레이를 접촉시킨다. As a next step, the flexible thin film is applied to a substrate on which a carbon nanotube array in which metallic and semiconducting carbon nanotubes are mixed is arranged, and the surface of the flexible thin film to which the compound is bonded is brought into contact with the carbon nanotube array.
상기 탄소나노튜브 어레이를 지지하는 기판은 어느 정도 플렉서블한 것이면유기계든 무기계든 상관없다. 예를 들면, 사파이어, 실리카, 글래스, 쿼츠, Al2O3, TiO2, ZnO, ZrO2 등의 금속산화물 계열의 무기계 기판이 사용될 수 있다. The substrate supporting the carbon nanotube array may be either organic or inorganic if it is flexible enough to some extent. For example, a metal oxide-based inorganic substrate such as sapphire, silica, glass, quartz, Al 2 O 3 , TiO 2 , ZnO, ZrO 2 and the like can be used.
상기 탄소나노튜브 어레이는 화학기상증착법(chemical vapor deposition), 기상합성법(vapor phase growth), 전기방전법(arc-discharge), 레이저증착법(laser vaporization), 마이크로웨이브법(microwave-assisted method), 고압일산화탄소법(high pressure carbon oxide synthesis, HiPCO법) 등을 이용하여 상기 기판 상에 형성될 수 있다. 예를 들어 화학기상증착법 등을 이용하여, 상기 기판 상에 상기 금속성 및 반도체성 탄소나노튜브가 혼합된 상태로 서로 나란하게 배열되도록 성장시킬 수 있다. 예컨대, 나노 사이즈의 단차를 가지를 사파이어 기판의 끝에 촉매를 올려주고, 1000℃ 정도의 고온에서 메탄, 에탄올과 같은 탄소 가스를 흘려주면 촉매로부터 탄소나노튜브가 사파이어의 단차를 따라서 각각 성장하여, 얼라인된 탄소나노튜브 어레이 성장을 보인다. 이와 같은 방법을 통하여, 길이가 적어도 0.5mm 이상의 긴 탄소나노튜브를 성장시켜 기판 상에 정렬시킬 수 있으며, 2차원적인 탄소나노튜브 어레이를 형성할 수가 있다.The carbon nanotube array may be formed by a chemical vapor deposition method, a vapor phase growth method, an arc discharge method, a laser vaporization method, a microwave-assisted method, A high pressure carbon oxide synthesis (HiPCO) method, or the like. The carbon nanotubes may be grown in such a manner that the metallic and semiconducting carbon nanotubes are arranged in parallel to each other on the substrate by using chemical vapor deposition or the like. For example, when a catalyst is placed on the end of a sapphire substrate having nano-sized steps and carbon gas such as methane or ethanol is flowed at a high temperature of about 1000 ° C., carbon nanotubes grow from the catalyst along the step of sapphire, Grown carbon nanotube arrays. Through such a method, long carbon nanotubes of at least 0.5 mm in length can be grown and aligned on a substrate, and a two-dimensional carbon nanotube array can be formed.
상기 탄소나노튜브는 단일벽 탄소나노튜브, 이중벽 탄소나노튜브, 다중벽 탄소나노튜브 및 다발형 탄소나노튜브로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나일 수 있으며, 예를 들어 단일벽 탄소나노튜브일 수 있다. The carbon nanotubes may be at least one selected from the group consisting of single-walled carbon nanotubes, double-walled carbon nanotubes, multi-walled carbon nanotubes, and multi-walled carbon nanotubes, .
상기 플렉서블 박막의 상기 화합물이 결합된 면과 상기 탄소나노튜브 어레이를 접촉시킨 후 상기 플렉서블 박막을 상기 기판으로부터 분리시키면, 상기 화합물 종류에 따라 상기 탄소나노튜브 어레이로부터 금속성 또는 반도체성의 탄소나노튜브가 상기 플렉서블 박막 표면에 선택적으로 흡착되어 분리될 수 있다. When the flexible thin film is separated from the substrate after the surface of the flexible thin film is brought into contact with the carbon nanotube array and the flexible thin film is separated from the substrate, metallic or semiconducting carbon nanotubes are removed from the carbon nanotube array, Can be selectively adsorbed on the flexible thin film surface and separated.
아민기를 포함하는 화합물이 결합된 플렉서블 박막을 사용할 경우에는, 반도체성 탄소나노튜브가 상기 플렉서블 박막에 선택적으로 흡착되어 분리될 수 있으며, 페닐기를 포함하는 화합물이 결합된 플렉서블 박막을 사용할 경우에는 금속성 탄소나노튜브가 상기 플렉서블 박막에 선택적으로 흡착되어 분리될 수 있다. 도 3 및 도 4는 각각 아민기를 포함하는 화합물이 결합된 플렉서블 박막(A 타입 테이프) 및 페닐기를 포함하는 화합물이 결합된 플렉서블 박막(B 타입 테이프)을 이용하여, 반도체성 또는 금속성 탄소나노튜브를 선택적으로 흡착시켜 분리해내는 것을 도시한 것이다. When a flexible thin film to which a compound including an amine group is coupled is used, the semiconducting carbon nanotube can be selectively adsorbed on the flexible thin film and can be separated. When a flexible thin film to which a compound containing a phenyl group is coupled is used, The nanotubes can be selectively adsorbed to the flexible thin film and separated. FIGS. 3 and 4 are schematic cross-sectional views illustrating a process for producing a semiconductor thin film or a metallic carbon nanotube film using a flexible thin film (A type tape) to which a compound containing an amine group is bonded and a flexible thin film (B type tape) And selectively adsorbed and separated.
본 발명의 다른 측면에 따른 금속성 및 반도체성 탄소나노튜브 분리용 테이프는, 플렉서블 박막; 및 상기 플렉서블 박막의 적어도 일면에 형성된 금속성 및 반도체성 탄소나노튜브 중 어느 하나와 선택적인 흡착력을 갖는 화합물의 자기조립단분자막층;을 포함한다. According to another aspect of the present invention, there is provided a tape for separating metallic and semiconducting carbon nanotubes, comprising: a flexible thin film; And a self-assembled monolayer of a compound having a selective adsorption capability with any one of metallic and semiconducting carbon nanotubes formed on at least one surface of the flexible thin film.
상기 화합물은 아민기 및 페닐기 중 어느 하나의 작용기를 포함하는 화합물일 수 있다. 상기 아민기는 1차 아민기, 2차 아민기, 및 3차 아민기 중 적어도 하나일 수 있으며, 상기 아민기를 포함하는 화합물의 자기조립단분자막은 반도체성 탄소나노튜브에 대한 선택적인 흡착력을 갖는다. 상기 페닐기는 비치환된 페닐기이거나, 또는 하나 이상의 수소가 할로겐 원소, 히드록시기, 티올기, 카르복시기, 아세틱기, 탄소수 1 내지 4의 알콕시기 또는 탄소수 1 내지 4의 알킬기로부터 선택된 적어도 하나로 치환된 페닐기일 수 있으며, 상기 페닐기를 포함하는 화합물의 자기조립단분자막은 금속성 탄소나노튜브에 대한 선택적인 흡착력을 갖는다. The compound may be a compound containing any one of an amine group and a phenyl group. The amine group may be at least one of a primary amine group, a secondary amine group, and a tertiary amine group, and the self-assembled monolayer of the amine group-containing compound has a selective adsorption capability to the semiconducting carbon nanotube. The phenyl group may be an unsubstituted phenyl group or a phenyl group in which at least one hydrogen is substituted with at least one selected from the group consisting of a halogen atom, a hydroxyl group, a thiol group, a carboxy group, an acetic group, an alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms And the self-assembled monolayer of the compound containing the phenyl group has a selective adsorption ability to the metallic carbon nanotube.
상기 아민기를 포함하는 화합물은 상기 화학식 1 또는 상기 화학식 2로 표시되는 화합물일 수 있고, 상기 페닐기를 포함하는 화합물은 상기 화학식 3 또는 상기 화학식 4로 표시되는 화합물일 수 있다. 이에 대해서는 상술한 바와 같으므로 구체적인 설명은 생략하기로 한다. The amine group-containing compound may be the compound represented by
이하에서, 본 발명을 하기 실시예를 들어 예시하기로 하되, 본 발명의 보호범위가 하기 실시예로만 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, the present invention will be illustrated by the following examples, but the scope of protection of the present invention is not limited to the following examples.
실시예Example
플렉서블Flexible 박막의 제조 Manufacture of thin films
실리콘 엘라스토머 베이스 및 경화제를 10:1 중량비로 혼합하고 20분간 교반한 후, 1시간 동안 교반없이 방치하여 공기 버블을 제거하였다. 슬라이드 유리를 탈이온수/아세톤/에탄올/탈이온수에서 초음파 처리하여 클리닝한 후, 상기 혼합물을 상기 슬라이드 유리 위에 도포하고, 오븐에서 90℃, 1시간 동안 열처리하여 엘라스토머릭 PDMS 필름을 형성하였다. 상기 PDMS 필름을 떼어내고 90W 전원 및 15sccm 가스 흐름으로 공기 플라즈마 처리하였다. 이때, 플라즈마 처리 시간에 따른 탄소나노튜브 분리 효율을 확인하기 위하여 플라즈마 처리 시간을 각각 5분, 10분, 및 15분으로 세팅하여 실험하였다. The silicone elastomer base and the curing agent were mixed at a weight ratio of 10: 1, stirred for 20 minutes, and left without stirring for 1 hour to remove air bubbles. The slide glass was cleaned by ultrasonication in deionized water / acetone / ethanol / deionized water, and the mixture was coated on the slide glass and heat treated in an oven at 90 DEG C for 1 hour to form an elastomeric PDMS film. The PDMS film was peeled off and air plasma treated with a 90 W power supply and a 15 sccm gas flow. At this time, in order to confirm the separation efficiency of carbon nanotubes according to the plasma treatment time, plasma treatment time was set to 5 minutes, 10 minutes, and 15 minutes, respectively.
한편, 각각의 3-아미노프로필-트리에톡시실란 (APTES) 및 트리에톡시페닐실란 (PTEOS)을 1중량%, 5중량%, 10중량%, 20중량% 및 30중량%의 농도로 에탄올에 분산시켰다. 상기 플라즈마 처리된 PDMS 필름을 각각의 용매에 10분간 담그고, 에탄올로 세정하여 미반응의 트리에톡시실란을 제거하고, 공기로 약 5분간 건조시킨 후 표면개질된 PDMS 필름(A 타입 테이프 및 P 타입 테이프)를 제조하였다.
On the other hand, each of 3-aminopropyl-triethoxysilane (APTES) and triethoxyphenylsilane (PTEOS) was dissolved in ethanol at a concentration of 1 wt%, 5 wt%, 10 wt%, 20 wt% and 30 wt% Lt; / RTI > The plasma-treated PDMS film was immersed in each solvent for 10 minutes and washed with ethanol to remove unreacted triethoxysilane. The PDMS film was dried with air for about 5 minutes, and then the surface-modified PDMS film (A type tape and P type Tape).
탄소나노튜브 어레이 기판 제조Carbon nanotube array substrate manufacturing
단일 광택의 사파이어 기판 (miscut angle <0.5°, surface roughness <5Å, Hefei Kejing Materials Technology Co., China 판매)을 세척한 뒤, 1100℃, 10시간 동안 어닐링하고, [1-100] 방향에 따라 어라인된 단일벽 탄소나노튜브(SWNT)를 성장시켰다. 상기 탄소나노튜브 성장은 66 mm 쿼츠 튜브를 구비한 LPCVD 시스템 내에서 850℃, 700 torr 압력 하에서 수행되었다. 촉매로서 3 mM Fe(OH)3/에탄올 용액을 사용하였으며, 이를 상기 사파이어 기판 표면에 스핀코팅 하였다. 상기 기판을 공기 중에서 소정의 온도까지 가열하고, 촉매 환원을 위하여 2200sccm의 아르곤 및 500sccm의 수소의 가스를 흘려주면서 5분간 유지한 다음, 2200sccm의 아르곤 및 500sccm의 수소, 및 아르곤으로 버블링한 50sccm의 에탄올을 5분간 주입하여 10 tubes/um 밀도로 SWNT를 성장시켜 SWNT 어레이 기판을 제조하였다. 또한, 이와 별도로, 2200sccm의 아르곤 및 500sccm의 수소, 및 아르곤으로 버블링한 45sccm의 에탄올을 4분간 주입하여 2 tubes/um 밀도로 SWNT를 성장시킨 SWNT 어레이 기판을 준비하였다.
The sapphire substrate (miscut angle <0.5 °, surface roughness <5 Å, sold by Hefei Kejing Materials Technology Co., China) was annealed at 1100 ° C. for 10 hours, Grown single walled carbon nanotubes (SWNTs). The carbon nanotube growth was carried out in an LPCVD system equipped with a 66 mm quartz tube at 850 DEG C and 700 torr pressure. A 3 mM Fe (OH) 3 / ethanol solution was used as a catalyst and spin-coated on the surface of the sapphire substrate. The substrate was heated to a predetermined temperature in the air and maintained for 5 minutes while flowing a gas of 2200 sccm of argon and 500 sccm of hydrogen for the catalyst reduction and was then charged with 2200 sccm of argon and 500 sccm of hydrogen and 50 sccm of bubbling with argon The SWNT array substrate was fabricated by growing SWNT at a density of 10 tubes / um for 5 minutes. Separately, another SWNT array substrate was prepared in which SWNTs were grown at a density of 2 tubes / um by injecting argon, 500 sccm of hydrogen, and argon-bubbled 45 sccm of ethanol for 4 minutes.
A 타입 테이프를 이용한 금속성 및 Metallic < RTI ID = 0.0 > and / or & 반도체성Semiconducting 탄소나노튜브의 분리 Separation of Carbon Nanotubes
SWNT 어레이 기판의 반쪽에만 상기 A 타입 테이프를 부착한 뒤 떼어냈다. 테이프 처리(부착 및 분리) 전후의 SWNT 어레이의 밀도 차이를 보여주는 주사전자현미경(SEM) 사진을 도 5에 나타내었다. 도 5를 참조하면, 경계영역을 기준으로 테이프 처리가 안된 곳에 비하여 테이프 처리된 영역은 SWNT가 흡착되어 떨어지면서 SWNT 밀도가 낮다는 것을 뚜렷이 확인할 수 있다. The A type tape was attached to only one side of the SWNT array substrate and then removed. A scanning electron microscope (SEM) photograph showing the density difference of the SWNT array before and after the tape treatment (adhesion and separation) is shown in Fig. Referring to FIG. 5, it can be clearly seen that the SWNT density is lowered as the SWNT is adsorbed and dropped in the tape-processed region, compared with the region where the tape processing is not performed based on the boundary region.
테이프 처리 전후의 SWNT 어레이의 원자현미경(AFM) 사진을 각각 도 6a 및 6b에 나타내었다. 도 6a 및 6b를 참조하면, SWNT 어레이의 정렬된 상태가 테이프 처리 후에도 그대로 유지하고 있음을 알 수 있다. An atomic force microscope (AFM) photograph of the SWNT array before and after the tape treatment is shown in FIGS. 6A and 6B, respectively. Referring to FIGS. 6A and 6B, it can be seen that the aligned state of the SWNT array remains intact after the tape processing.
테이프 처리 전후의 SWNT 어레이의 라만 스펙트럼을 측정 결과를 각각 도 7a 및 7b에 도시하였다. 라만 스펙트럼은 A 타입 테이프로 처리하지 않은 영역과 처리한 영역에서의 금속성과 반도체성 SWNT 분포 특성을 보여준다. 도 7a 및 7b를 참조하면, 테이프 처리가 되지 않은 곳은 금속성과 반도체성이 많이 집합되어 있는 반면, A 타입 테이프로 처리된 영역은 테이프 처리되지 않은 영역에 비하여 상대적으로 금속성 시그널이 더 많은 것을 알 수 있다. 이는 A 타입 테이프에 반도체성 SWNT가 선택적으로 흡착되어 제거된 결과를 보여주는 것이다.
The measurement results of the Raman spectrum of the SWNT array before and after the tape treatment are shown in Figs. 7A and 7B, respectively. Raman spectra show the metallic and semiconducting SWNT distribution characteristics in the untreated and treated areas of type A tape. Referring to FIGS. 7A and 7B, it can be seen that the area where tape processing is not performed is a lot of metallic and semiconducting properties, whereas the area treated with the A type tape has a relatively higher metallic signal than the tape- . This shows that the semiconducting SWNT is selectively adsorbed and removed on the A type tape.
P 타입 테이프를 이용한 금속성 및 Metallic < RTI ID = 0.0 > and / or & 반도체성Semiconducting 탄소나노튜브의 분리 Separation of Carbon Nanotubes
SWNT 어레이 기판의 반쪽에만 상기 P 타입 테이프를 부착한 뒤 떼어냈다. 테이프 처리(부착 및 분리) 전후의 SWNT 어레이의 밀도 차이를 보여주는 주사전자현미경(SEM) 사진을 도 8에 나타내었다. 도 8을 참조하면, 경계영역을 기준으로 테이프 처리가 안된 곳에 비하여 테이프 처리된 영역은 SWNT가 흡착되어 떨어지면서 SWNT 밀도가 낮다는 것을 뚜렷이 확인할 수 있다. The P type tape was attached to only one side of the SWNT array substrate and then removed. A scanning electron microscope (SEM) photograph showing the density difference of the SWNT arrays before and after the tape treatment (adhesion and separation) is shown in FIG. Referring to FIG. 8, it can be clearly seen that the SWNT density is low due to the adsorption of the SWNTs in the tape-processed region where the tape is not treated based on the boundary region.
테이프 처리 전후의 SWNT 어레이의 원자현미경(AFM) 사진을 도 9a 및 9b에 나타내었다. 도 9a 및 9b를 참조하면, SWNT 어레이의 정렬된 상태가 테이프 처리 후에도 그대로 유지하고 있음을 알 수 있다. An atomic force microscope (AFM) photograph of the SWNT array before and after the tape treatment is shown in FIGS. 9A and 9B. 9A and 9B, it can be seen that the aligned state of the SWNT array remains intact after the tape processing.
테이프 처리 전후의 SWNT 어레이의 라만 스펙트럼을 측정 결과를 도 10a 및 10b에 도시하였다. 라만 스펙트럼은 P 타입 테이프로 처리하지 않은 영역과 처리한 영역에서의 금속성과 반도체성 SWNT 분포 특성을 보여준다. 도 10a 및 10b를 참조하면, 테이프 처리가 되지 않은 곳은 금속성과 반도체성이 많이 집합되어 있는 반면, P 타입 테이프로 처리된 영역은 테이프 처리되지 않은 영역에 비하여 상대적으로 반도체성 시그널이 더 많은 것을 알 수 있다. 이는 A 타입 테이프에 금속성 SWNT가 선택적으로 흡착되어 제거된 결과를 보여주는 것이다.
The measurement results of the Raman spectrum of the SWNT array before and after the tape treatment are shown in Figs. 10A and 10B. Raman spectra show the metallic and semiconducting SWNT distribution characteristics in the untreated and treated areas of the P type tape. Referring to FIGS. 10A and 10B, a region where a tape process is not performed is a lot of metallic and semiconducting regions, whereas a region processed with a P-type tape has a higher semiconducting signal than a region not subjected to tape processing Able to know. This shows that the metallic SWNT is selectively adsorbed and removed on the A type tape.
플라즈마plasma 처리 시간 및 결합화합물의 농도에 따른 분리 효과 측정 Measurement of separation effect according to treatment time and concentration of binding compound
플렉서블 박막에 결합된 유효한 작용기의 수를 변화시키기 위하여, 플라즈마 처리 시간 및 결합화합물의 농도를 변화시켜 일련의 실험을 실시하였다. 플라즈마 처리 시간(분)/결합화합물의 농도(중량%) 조합을 0/0, 1/1, 5/10. 10/10, 10/20, 15/20 및 15/30와 같이 변화시킨 7가지 조건에 대하여, 각각 0 내지 6으로 넘버링하였다. In order to change the number of effective functional groups bonded to the flexible thin film, a series of experiments were conducted by varying the plasma treatment time and the concentration of the binding compound. Plasma treatment time (min) / concentration of binding compound (wt%)
A 타입 테이프는 10 tubes/um 밀도의 SWNT 어레이 기판에 대한 SWNT 분리에 이용하고, P 타입 테이프는 2 tubes/um 밀도의 SWNT 어레이 기판에 대한 SWNT 분리에 이용하였다. 각 조건에서 제조된 테이프를 이용한 테이프 처리 전후의 SWNT 밀도를 SEM을 이용하여 측정하고, A 타입 테이프 사용시의 밀도 변화를 도 11에, P 타입 테이프 사용시의 밀도 변화를 도 12에 도시하였다. Type A tapes were used for SWNT separation of 10 tubes / um density SWNT array substrates, and P type tapes were used for SWNT separation of 2 tubes / um density SWNT array substrates. The SWNT density before and after the tape treatment using the tapes manufactured under the respective conditions was measured using SEM. The density change at the time of using the A type tape and the density change at the time of using the P type tape are shown in Fig.
또한, 라만 스펙트럼을 이용하여 A 타입 테이프 이용시 샘플에 잔존하는 금속성 SWNT의 비율을 측정한 결과를 도 13에, P 타입 테이프 이용시 샘플에 잔존하는 반도체성 SWNT의 비율을 측정한 결과를 도 14에 나타내었다. Fig. 13 shows the results of measuring the ratio of the metallic SWNT remaining on the sample when using the A-type tape using Raman spectrum, and Fig. 13 shows the results of measuring the ratio of the semiconducting SWNT remaining on the sample when using the p- .
도 11 내지 도 14를 참조하면, A 타입 테이프의 경우에는 10/20 조건에서 제조한 것이 가장 효과가 좋았으며, P 타입 테이프의 경우에는 10/10에서 최적의 효과를 나타내었다. 이는 A 타입의 테이프의 경우는 아민기의 N 원소가 SWNT 외벽에 대하여 수직으로 상호작용하여 흡착력을 나타내는 반면, P 타입 테이프의 경우는 페닐기의 방향성 작용기가 SWNT 외벽에 스택된 구조로 상호작용하여 흡착력을 나타내기 때문에 A 타입 테이프에 비하여 상대적으로 낮은 농도에서 효과가 더 좋은 것으로 판단된다. Referring to FIG. 11 to FIG. 14, the A type tape was most effective at 10/20, and the P type tape was at 10/10. In the case of the A type tape, the N element of the amine group interacts with the outer wall of the SWNT perpendicularly to exhibit the attraction force. On the other hand, in the case of the P type tape, the aromatic functional groups of the phenyl group are stacked on the outer wall of the SWNT, It is considered that the effect is better at a relatively low concentration than that of the A type tape.
이를 보다 확실하게 확인하기 위하여, 최적 조건에서의 SWNT 샘플을 SiO2/Si 기판에 전사하고 전자빔리소그래피(electron beam lithography, EBL)를 이용하여 전계효과트랜지스터(field effect transistor, FET)를 제조하였다. 100 mV 바이어스 전압, 5 um 채널길이 및 800 nm SiO2 유전체층의 조건에서 전기 측정을 실시하였으며, SWNT의 전도성 타입을 규명하기 위한 전류 끊기를 시행하였다. 10/20 조건에서 제조된 A 타입 테이프를 이용한 경우의 전기 측정 결과를 도 15에 나타내었으며, 10/10 조건에서 제조된 P 타입 테이프를 이용한 경우의 전기 측정 결과를 도 16에 나타내었다. 도 15 및 16을 참조하면, A 타입 테이프 처리 후 SWNT 어레이에는 약 90%의 금속성 튜브가 포함되어 있고, P 타입 테이프 처리 후 SWNT 어레이에는 약 85%의 반도체성 튜브가 포함되어 있음을 확인할 수 있다.In order to confirm this more accurately, SWNT samples at optimal conditions were transferred to a SiO 2 / Si substrate and field effect transistors (FETs) were fabricated using electron beam lithography (EBL). Electrical measurements were made under the conditions of a 100 mV bias voltage, a 5 μm channel length and an 800 nm SiO 2 dielectric layer, and a current cut was performed to identify the conductivity type of SWNTs. Fig. 15 shows the results of the electrical measurement using the A-type tape produced under the 10/20 condition, and Fig. 16 shows the results of the electrical measurement using the P-type tape manufactured at the 10/10 condition. Referring to FIGS. 15 and 16, it can be seen that about 90% of the metallic tubes are included in the SWNT array after the A-type tape processing, and about 85% of the semiconducting tubes are contained in the SWNT array after the P-type tape processing .
Claims (22)
금속성 및 반도체성 탄소나노튜브가 혼합 배열된 탄소나노튜브 어레이가 형성된 기판에 상기 플렉서블 박막을 가하여, 상기 화합물이 결합된 플렉서블 박막의 면과 상기 탄소나노튜브 어레이를 접촉시키는 단계; 및
상기 플렉서블 박막을 상기 기판으로부터 분리시키는 단계;를 포함하는 금속성 및 반도체성 탄소나노튜브의 분리방법. Bonding at least one surface of the flexible thin film with a compound having selective adsorption ability to any one of metallic and semiconducting carbon nanotubes;
Contacting the surface of the flexible thin film to which the compound is bonded with the carbon nanotube array by applying the flexible thin film to a substrate on which a carbon nanotube array in which metal and semiconductor carbon nanotubes are mixedly arranged is formed; And
And separating the flexible thin film from the substrate.
상기 화합물은 아민기 및 페닐기 중 어느 하나의 작용기를 포함하는 화합물인 금속성 및 반도체성 탄소나노튜브의 분리방법.The method according to claim 1,
Wherein the compound is a compound containing any one of an amine group and a phenyl group.
상기 아민기는 1차 아민기, 2차 아민기 및 3차 아민기 중 적어도 하나인 금속성 및 반도체성 탄소나노튜브의 분리방법. 3. The method of claim 2,
Wherein the amine group is at least one of a primary amine group, a secondary amine group, and a tertiary amine group.
상기 아민기를 포함하는 화합물은 하기 화학식 1 또는 하기 화학식 2로 표시되는 화합물인 금속성 및 반도체성 탄소나노튜브의 분리방법:
[화학식 1]
상기 식중, R1, R2 및 R3는 각각 독립적으로 수소, 할로겐 원소, 탄소수 1 내지 4의 알콕시기 또는 탄소수 1 내지 4의 알킬기를 나타내고, n은 1 내지 20의 정수이다.
[화학식 2]
상기 식중, n은 1 내지 20의 정수이다. 3. The method of claim 2,
The method for separating metallic and semiconducting carbon nanotubes according to claim 1, wherein the amine group-containing compound is a compound represented by the following formula 1 or 2:
[Chemical Formula 1]
Wherein R 1 , R 2 and R 3 are each independently hydrogen, a halogen atom, an alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and n is an integer of 1 to 20.
(2)
In the above formula, n is an integer of 1 to 20.
상기 페닐기는 비치환된 페닐기, 또는 하나 이상의 수소가 할로겐 원소, 히드록시기, 티올기, 카르복시기, 아세틱기, 탄소수 1 내지 4의 알콕시기, 및 탄소수 1 내지 4의 알킬기로부터 선택되는 적어도 하나로 치환된 페닐기인 금속성 및 반도체성 탄소나노튜브의 분리방법. 3. The method of claim 2,
The phenyl group is an unsubstituted phenyl group or a phenyl group substituted with at least one selected from a halogen atom, a hydroxyl group, a thiol group, a carboxyl group, an acetic group, an alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms, and an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms A method for separating metallic and semiconducting carbon nanotubes.
상기 페닐기를 포함하는 화합물은 하기 화학식 3 또는 화학식 4로 표시되는 화합물인 금속성 및 반도체성 탄소나노튜브의 분리방법:
[화학식 3]
상기 식중, R1, R2 및 R3는 각각 독립적으로 수소, 할로겐 원소, 또는 탄소수 1 내지 4의 알콕시기를 나타내고, n은 1 내지 20의 정수이다.
[화학식 4]
상기 식중, n은 1 내지 20의 정수이다. 3. The method of claim 2,
The method of separating metallic and semiconducting carbon nanotubes according to claim 1,
(3)
In the above formulas, R 1 , R 2 and R 3 each independently represent hydrogen, a halogen atom, or an alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms, and n is an integer of 1 to 20.
[Chemical Formula 4]
In the above formula, n is an integer of 1 to 20.
상기 플렉서블 박막은 알킬계 고분자, 아크릴계 고분자, 스티렌계 고분자, 천연고무, 합성고무, 실리콘 고무, 플루오로실리콘, 및 실리콘계 수지로부터 선택되는 적어도 하나를 포함하는 금속성 및 반도체성 탄소나노튜브의 분리방법. The method according to claim 1,
Wherein the flexible thin film comprises at least one selected from an alkyl polymer, an acrylic polymer, a styrene polymer, a natural rubber, a synthetic rubber, a silicone rubber, a fluorosilicone, and a silicone resin.
상기 플렉서블 박막은 두께가 1 μm 내지 10 mm인 금속성 및 반도체성 탄소나노튜브의 분리방법. The method according to claim 1,
Wherein the flexible thin film has a thickness of 1 占 퐉 to 10 mm.
상기 화합물의 결합 단계는,
상기 플렉서블 박막을 공기 플라즈마로 처리하는 단계; 및
상기 플렉서블 박막을 상기 화합물을 포함하는 용액을 이용하여 표면 개질하는 단계;를 포함하는 금속성 및 반도체성 탄소나노튜브의 분리방법. The method according to claim 1,
The step of bonding the compound
Treating the flexible thin film with an air plasma; And
And a step of modifying the surface of the flexible thin film using a solution containing the compound.
상기 공기 플라즈마 처리 시간은 1분 이상, 30분 이하인 금속성 및 반도체성 탄소나노튜브의 분리방법. 10. The method of claim 9,
Wherein the air plasma treatment time is not less than 1 minute and not more than 30 minutes.
상기 화합물을 포함하는 용액의 농도는 1중량% 초과, 50중량% 이하인 금속성 및 반도체성 탄소나노튜브의 분리방법. 10. The method of claim 9,
Wherein the concentration of the solution containing the compound is more than 1 wt% and not more than 50 wt%.
상기 화합물은 상기 플렉서블 박막 상에 자기조립단분자막을 형성하는 금속성 및 반도체성 탄소나노튜브의 분리방법. The method according to claim 1,
Wherein said compound forms a self-assembled monolayer on said flexible thin film.
상기 탄소나노튜브 어레이는 화학기상증착법(chemical vapor deposition), 기상합성법(vapor phase growth), 전기방전법(arc-discharge), 레이저증착법(laser vaporization), 마이크로웨이브법(microwave-assisted method) 또는 고압일산화탄소법(high pressure carbon oxide synthesis, HiPCO법)을 이용하여 형성되는 금속성 및 반도체성 탄소나노튜브의 분리방법.The method according to claim 1,
The carbon nanotube array may be formed by a chemical vapor deposition method, a vapor phase growth method, an arc discharge method, a laser vaporization method, a microwave-assisted method, A method for separating metallic and semiconducting carbon nanotubes formed by high pressure carbon oxide synthesis (HiPCO).
상기 탄소나노튜브 어레이는 상기 기판 상에 상기 금속성 및 반도체성 탄소나노튜브가 혼합된 상태로 서로 나란하게 배열되도록 성장시킴으로써 형성된 금속성 및 반도체성 탄소나노튜브의 분리방법.The method according to claim 1,
Wherein the carbon nanotube array is grown on the substrate such that the metallic and semiconducting carbon nanotubes are aligned in a state of being mixed with each other.
상기 탄소나노튜브는 단일벽 탄소나노튜브, 이중벽 탄소나노튜브, 다중벽 탄소나노튜브 및 다발형 탄소나노튜브로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나인 금속성 및 반도체성 탄소나노튜브의 분리방법. The method according to claim 1,
Wherein the carbon nanotubes are at least one selected from the group consisting of single-walled carbon nanotubes, double-walled carbon nanotubes, multi-walled carbon nanotubes, and multi-walled carbon nanotubes.
상기 탄소나노튜브는 단일벽 탄소나노튜브인 금속성 및 반도체성 탄소나노튜브의 분리방법. The method according to claim 1,
Wherein the carbon nanotubes are single wall carbon nanotubes.
상기 기판은 무기계 기판인 금속성 및 반도체성 탄소나노튜브의 분리방법. The method according to claim 1,
Wherein the substrate is an inorganic substrate.
상기 플렉서블 박막에 아민기를 포함하는 화합물을 결합시켜, 상기 플렉서블 박막에 반도체성 탄소나노튜브를 선택적으로 흡착시켜 분리시키는 금속성 및 반도체성 탄소나노튜브의 분리방법.The method according to claim 1,
And separating the semiconducting carbon nanotubes by selectively adsorbing the flexible thin film by binding a compound containing an amine group to the flexible thin film.
상기 플렉서블 박막에 페닐기를 포함하는 화합물을 결합시켜, 상기 플렉서블 박막에 금속성 탄소나노튜브를 선택적으로 흡착시켜 분리시키는 금속성 및 반도체성 탄소나노튜브의 분리방법.The method according to claim 1,
And separating the metallic thin film from the flexible thin film by selectively adsorbing the metallic thin film to the flexible thin film by bonding a compound containing a phenyl group to the flexible thin film.
상기 플렉서블 박막의 적어도 일면에 형성된 금속성 및 반도체성 탄소나노튜브 중 어느 하나와 선택적인 흡착력을 갖는 화합물의 자기조립단분자막층;을 포함하는 금속성 및 반도체성 탄소나노튜브 분리용 테이프.Flexible thin film; And
And a self-assembled monolayer film of a compound having a selective adsorption capability with any one of metallic and semiconducting carbon nanotubes formed on at least one side of the flexible thin film.
상기 화합물은 아민기 및 페닐기 중 어느 하나의 작용기를 포함하는 화합물인 금속성 및 반도체성 탄소나노튜브 분리용 테이프.21. The method of claim 20,
Wherein said compound is a compound containing any one of an amine group and a phenyl group.
상기 아민기를 포함하는 화합물은 하기 화학식 1 또는 하기 화학식 2로 표시되는 화합물이고, 상기 페닐기를 포함하는 화합물은 하기 화학식 3 또는 하기 화학식 4로 표시되는 화합물인 금속성 및 반도체성 탄소나노튜브 분리용 테이프:
[화학식 1]
상기 식중, R1, R2 및 R3는 각각 독립적으로 수소, 할로겐 원소, 탄소수 1 내지 4의 알콕시기 또는 탄소수 1 내지 4의 알킬기를 나타내고, n은 1 내지 20의 정수이다.
[화학식 2]
상기 식중, n은 1 내지 20의 정수이다.
[화학식 3]
상기 식중, R1, R2 및 R3는 각각 독립적으로 수소, 할로겐 원소, 또는 탄소수 1 내지 4의 알콕시기를 나타내고, n은 1 내지 20의 정수이다.
[화학식 4]
상기 식중, n은 1 내지 20의 정수이다. 22. The method of claim 21,
Wherein the amine group-containing compound is a compound represented by Chemical Formula 1 or Chemical Formula 2, and the compound containing a phenyl group is a compound represented by Chemical Formula 3 or Chemical Formula 4:
[Chemical Formula 1]
Wherein R 1 , R 2 and R 3 are each independently hydrogen, a halogen atom, an alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and n is an integer of 1 to 20.
(2)
In the above formula, n is an integer of 1 to 20.
(3)
In the above formulas, R 1 , R 2 and R 3 each independently represent hydrogen, a halogen atom, or an alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms, and n is an integer of 1 to 20.
[Chemical Formula 4]
In the above formula, n is an integer of 1 to 20.
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| Chem. Soc. Rev., 2011, 40, pp. 1324-1336 (2010.12.07.)* |
| Microfluid Nanofluid, 2009, 7, pp. 291-306* |
| Nano Letters, 2002, Vol. 2, No. 10, pp. 1137-1141* |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20120122675A (en) | 2012-11-07 |
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