KR20010074718A - Optical devices - Google Patents

Abstract

나노입자와 다른 물질의 혼합물로부터 사용을 위한 나노입자를 제조하는 방법으로서, 상기 방법이 상기 나노 입자를 용해시킬 수 있는 용매를 사용하여 상기 혼합물을 세척하여 상기 다른 물질을 제거하고, 상기 나노입자가 상기 용매에 용해되어 있는 용액을 형성시키는 것을 포함하는 방법.A method of making nanoparticles for use from a mixture of nanoparticles and other materials, said method comprising washing said mixture with a solvent capable of dissolving said nanoparticles to remove said other material, Thereby forming a solution dissolved in the solvent.

Description

광학 장치{OPTICAL DEVICES}[0001] OPTICAL DEVICES [0002]

나노입자는 크기가 매우 작은, 통상 직경이 100 nm 이하인 입자이다. 콜로이드 화학을 통한 잘 정의된 나노입자의 제조는 적어도 1980년대에 증명되었다. 이 분야에서의 현재의 기술에 대한 고찰은 M P Pileni, Langmuir, 13, 1997, 3266-3279에 개시되어 있다. 나노입자를 만드는 세 가지 주요한 확립된 경로가 있는데, 이것은 마이크로에멀젼 경로, 졸-겔 경로 및 CdSe와 같은 나노 입자를 반도체화하는 데 이용되는 고온 공정이 그것이다.Nanoparticles are particles of very small size, usually less than 100 nm in diameter. The production of well-defined nanoparticles via colloidal chemistry has been proven at least in the 1980s. A review of current technology in this field is disclosed in M P Pileni, Langmuir, 13, 1997, 3266-3279. There are three main established pathways for making nanoparticles: microemulsion pathways, sol-gel pathways, and high-temperature processes used to semiconducte nanoparticles such as CdSe.

마이크로에멀전의 합성 원칙은 문헌에 널리 개시되어 왔다. 최근의 것을 예로 들면 ; F, J. Arriagada and K. Osseo-Asare, "Synthesis of Nanosized Silica in Aerosol OT Reverse Microemulsions," Journal of Colloid and Interface Science 170 (1995) pp. 8-17 ; V. Chhabra, V. Pilial, B. K. Mishra, A. Morrone and D. O. Shah, "Synthesis, Characterization, and Properties of Microemulsion-Mediated Nanophase TiO₂Particles." Langmuir 11 (1995) pp. 3307-3311 ; H. Sakai, H. kawahara, M. Shimazaki and M. Abe, "Preparation of Ultrafine Titanium Dioxide Particles Using Hydrolysis and Condensation Reactions in the Inner Aqueous Phase of Reversed Micelles ; Effect of Alcohol Addition," Langmuir 14 (1998) pp. 2208-2212 ; J. Tanori and M. P. Pilen, "Control of the Shape of Copper Metallic Particles by Using a Colloidal System as Template," Langmuir 13 (1997) pp. 639-646이 있다. 마이크로에멀전은 나노크기를 가지는 하나의 상의 방울들이 다른 하나의 연속상(continuous phase) 안에 포함되어 있는 통상적으로 두 개의 섞이지 않는 액체(예를 들면 오일과 물)로서, 보조-계면활성제(co-surfactant)를 포함하거나 또는 포함하지 않는 계면활성제의 계면 필름에 의해 안정화된, 열역학적으로 충분히 안정한 용액이다. 계면활성제의 예로는 에어로졸 OT 및 세틸디메틸에틸암모늄 브로마이드와 같이 이온성인 것과 폴리옥시에틸렌 에테르 및 에스테르 계면활성제와 같이 비이온성인 것을 포함한다. 보조-계면활성제의 예로는 1-헥산올과 같은 중간 내지 긴 알킬 사슬 알코올을 포함한다. 오일의 예로는 사이클로헥산 및 이소옥탄 같은 탄화수소를 포함한다. 계면활성제와 보조-계면활성제 분자는 계면 장력을 감소시켜 안정한 분산이 형성될 수 있게 한다.The principles of synthesis of microemulsions have been widely disclosed in the literature. Take a recent example: F, J. Arriagada and K. Osseo-Asare, " Synthesis of Nanosized Silica in Aerosol OT Reverse Microemulsions, " Journal of Colloid and Interface Science 170 (1995) pp. 8-17; V. Chhabra, V. Pilial, BK Mishra , A. Morrone and DO Shah, "Synthesis, Characterization, and Properties of Microemulsion-Mediated Nanophase TiO 2 Particles." Langmuir 11 (1995) pp. 3307-3311; H. Sakai, H. Kawahara, M. Shimazaki and M. Abe, " Preparation of Ultrafine Titanium Dioxide Particles Using Hydrolysis and Condensation Reactions in the Inner Aqueous Phase of Reversed Micelles, Effect of Alcohol Addition, Langmuir 14 (1998) pp. 2208-2212; J. Tanori and MP Pilen, "Control of the Shape of Copper Metallic Particles by Using a Colloidal System as Template," Langmuir 13 (1997) pp. 639-646. Microemulsions are typically two incompatible liquids (e.g., oil and water) in which one phase of nano-sized droplets is contained in another continuous phase, such as co-surfactant Lt; / RTI > is a thermostatically stable solution stabilized by an interfacial film of a surfactant with or without a surfactant. Examples of surfactants include those that are ionic, such as aerosol OT and cetyldimethylethylammonium bromide, and those that are non-ionic, such as polyoxyethylene ethers and ester surfactants. Examples of co-surfactants include medium to long alkyl chain alcohols such as 1-hexanol. Examples of oils include hydrocarbons such as cyclohexane and isooctane. Surfactants and co-surfactant molecules reduce the interfacial tension and allow stable dispersion to be formed.

마이크로에멀전 경로에 의한 나노입자의 생성은 전형적으로 오일 및 계면활성제 함량이 높고 물의 함량이 낮은 3상 혼합물을 이용한 유중수 역 마이셀 시스템(water-in-oil reverse micellar system)으로 반응 혼합물을 제조하는 것을 포함한다. 이것은 불연속적이지만 열역학적으로 안정한 나노미터 크기의 "워터풀(water pool)"나 "워터 코어(water cores)"가 반응 혼합물 내에서 발현되는 것을 허용한다. 전형적인 유중수 마이크로에멀전에서 워터 코어의 직경은 약 1 내지 10 nm이다. 나노입자 생성을 위한 하나의 반응물은 초기에 이러한 물 코어에 넣어질 수 있다. 이어서 두 번째 반응물은 이러한 "나노 반응기" 내로 분산될 수 있고 그 내부에서 마이크로에멀전 역학의 일반적인 과정에 따라 반응할 수 있다. 이러한 방법으로, 마이크로에멀전은 다양한 배열의 산화물 및 비산화물 형태의 나노입자의 통제된 합성을 위한 유용한 경로를 제공한다. 워터 풀 내에서, 나노입자 물질의 통제된 핵 형성 및 성장을 성취하기 위해, 금속염이 금속으로 환원되거나 치환반응이 포함될 수 있다. 계면활성제는 또한 성장 입자들의 바람직하지 아니한 엉김(응집)을 방지하는 코팅으로서 작용한다. 반응속도 및 최종 성장 크기와 같은, 상기 마이셀 화학을 지배하는 많은 근본적 원칙들은 아직 많은 부분이 알려져 있지 않다. 대부분의 실험들은 시행착오에 의해 행하여졌고, 자료들은 경험적으로 설명되어진다.The production of nanoparticles by the microemulsion pathway is typically accomplished by preparing the reaction mixture with a water-in-oil reverse micellar system using a three-phase mixture with a high oil and surfactant content and a low water content . This allows a nanometer-sized " water pool " or " water cores " that are discontinuous but thermodynamically stable to be expressed in the reaction mixture. In a typical water-in-water microemulsion, the diameter of the water core is about 1 to 10 nm. One reactant for nanoparticle generation can be initially placed in these water cores. The second reactant can then be dispersed into this " nanoreactor " and reacted therein according to the general procedure of microemulsion dynamics. In this way, microemulsions provide a useful pathway for controlled synthesis of nanoparticles in the oxide and non-oxide form of the various arrangements. Within the water pool, metal salts may be reduced to metals or substitution reactions may be involved to achieve controlled nucleation and growth of the nanoparticle material. Surfactants also act as coatings to prevent undesirable aggregation of growth particles. Many fundamental principles governing such micellar chemistry, such as reaction rate and final growth size, are not yet widely known. Most of the experiments were done by trial and error, and the data are explained empirically.

나노입자에 관한 많은 논문들은 다음 중의 하나, (1) 나노미터 크기 입자들이 실제로 생성되었는가에 대한 증명(에를 들면, TEM(Transmission Eelectron Microscopy) 또는 자외선-가시광선 스펙트로스코피를 이용하여) 또는 (2) 그에 이어서 소결된 덩어리(sintered body)를 제조하기 위하여 소결시키는(sintering) 것에 집중되어 있다. 이러한 논문은 나노-크기의 물질들을 다루는 상대적으로 거친 기술들을 포함하고 있다. (1)의 측면에서는 일반적으로 나노-크기 물질을 분리하거나 그 이상으로 조작하여야 할 필요가 없어왔다는 점에서 그러하다. (2)의 측면에서는 생성된 물질은 전형적으로 불안정화 용매의 첨가에 의한 덩어리 침전에 의해또는 반응 용매의 진공 제거에 의해 에멀전으로부터 회수되어 왔다는 점에서 그러하다. 그 후, 상기 물질들은 계면활성제 코팅을 태워버린 후에 원하는 나노 입자 약품을 얻기 위하여 높은 온도에서 소결시킨다. 이 입자들은 고체 덩어리로 소결되기 때문에 그들의 응집하려는 경향을 방해할 필요가 없다.Many papers on nanoparticles are based on one of the following: (1) proof of whether nanometer size particles are actually produced (for example, using Transmission Eelectron Microscopy (TEM) or ultraviolet-visible light spectroscopy); or (2) Followed by sintering to produce a sintered body. These articles include relatively coarse techniques for dealing with nanoscale materials. (1) in that it is not necessary to separate or otherwise manipulate the nano-sized material in general. (2), the resulting material has typically been recovered from the emulsion by lump precipitation by addition of a destabilizing solvent or by vacuum removal of the reaction solvent. The materials are then sintered at an elevated temperature to obtain the desired nanoparticle drug after burning the surfactant coating. These particles do not need to interfere with their tendency to agglomerate because they are sintered into solid masses.

몇몇 논문들은 나노입자들의 다른 용도에 대한 것이다. S Carter, J. Scott and P J Brock, Appl. Phys. Lett, 71, 1997, 1145-1147은 다중분산된 블렌드 형태의 이산화티타늄(TiO₂), 이산화규소(SiO₂) 및 산화알루미늄(Al₂O₃) 나노 입자들을 LED에서 생성되는 빛의 전방향(forward) 방출을 증가시킬 목적 및/또는 운반체 주입과 재결합을 향상시킬 목적하에 고분자 LED 장치에 사용하는 것을 개시하고 있다. 나노입자들이 얻어진 경로는 개시되어 있지 않지만, 그 입자들은 특별히 110nm 두께의 장치에 비유하여 볼 때 30 - 80 nm 정도의 상대적으로 큰 크기를 갖는 것으로 기술되어 있다. 그것은 나노입자 물질의 응집에 의해 발생하는 빛의 산란의 존재로부터 분명해진다. 따라서, 물질의 나노입자적인 성질이 완전하게 이용되어질 수 없다.Some papers are about other uses of nanoparticles. S Carter, J. Scott and PJ Brock, Appl. Phys. Lett, 71, 1997, 1145-1147 discloses a method of dispersing titanium dioxide (TiO ₂ ), silicon dioxide (SiO ₂ ) and aluminum oxide (Al ₂ O ₃ ) nanoparticles in the form of polydispersed blends in all directions disclose use in polymer LED devices for the purpose of increasing forward emission and / or improving carrier injection and recombination. The path through which the nanoparticles are obtained is not disclosed, but the particles are described as having a relatively large size of 30-80 nm, as compared to a 110 nm thick device. It becomes evident from the presence of light scattering caused by aggregation of nanoparticle material. Thus, the nanoparticulate nature of the material can not be fully exploited.

몇몇 다른 논문들, 예를 들면 V. L. Colvin, M. C. Schlamp & A. P. Alivisatos Nature 370, 6448 (1994) "Light-emitting-diodes made from cadmium diselenide nanocrystals and a semiconducting polymer"는 CdSe 나노결정을 빛-방출 유기 고분자들을 가지는 다층 장치 내에서 운송층(스핀-코팅 또는 정전기적 자기 조립에 의해 니트(neat)로 증착된)의 형태로 이용하는 방법을 개시하고 있다.나노입자 고분자 합성물과 관련된 다른 참고문헌은 J. Schmitt, G. Decher, W. J. Dressick, S. L. Brandow, R. E. Geer, R. Shashidhar, 및 J. M. Calvert, "Metal nanoparticle/polymer superlattice films; fabrication and control of layer structure,"Adv. Mater., vol. 9, pp.61, 1997이 있다.Some other papers, such as VL Colvin, MC Schlamp & AP Alivisatos Nature 370, 6448 (1994), disclose the use of CdSe nanocrystals as light-emitting organic polymers Discloses a method for use in the form of a transport layer (deposited neat by spin-coating or electrostatic self-assembly) in a multilayer device. Other references relating to nanoparticle polymer composites are described in J. Schmitt, G. Decher, WJ Dressick, SL Brandow , RE Geer, R. Shashidhar, and JM Calvert, "Metal nanoparticle / polymer superlattice films; fabrication and control of layer structure," Adv. Mater ., Vol. 9, pp. 61, 1997.

유기물들은 빛방출 장치의 제조를 포함한 광범위한 응용에 이용된다(PCT/WO90/13148 및 미국특허 제4,539,507호 참조, 상기 문헌들은 본 명세서의 참고문헌으로 포함됨). 종종 상기 유기물의 성질들을 조절할 필요가 있다. 예를 들면, 광전자 장치의 제조의 경우, 전도도(및/또는 이동도), 굴절률, 띠 간격(bandgap) 및 형태(morphology)를 포함한 이용되는 물질들의 다양한 성질들을 조절할 필요가 있다. 여러 가지 성질들을 조절하기 위한 공지 기술들의 몇 가지 예는 다음과 같다.Organics are used in a wide range of applications including the manufacture of light emitting devices (see PCT / WO90 / 13148 and U.S. Pat. No. 4,539,507, the documents of which are incorporated herein by reference). Often it is necessary to control the properties of the organic material. For example, in the manufacture of optoelectronic devices, there is a need to adjust various properties of the materials used, including conductivity (and / or mobility), refractive index, bandgap and morphology. Some examples of known techniques for controlling various properties are as follows.

1. 전도도. 이것은 도너(donor) 또는 어셉터(acceptor)(주로 전기적 도핑제)로 작용하는 화합물을 첨가하는 것에 의해 조절되어져 왔다(C. K. Chiang, C. R. Fincher, Y. W. Park, A. J. Heeger, H. Shirakawa, E. J. Louis, S. C. Gau, and A. G. MacDiarmid, "Electrical Conductivity in Doped Polyacetylene,"Phys. Rev. Lett.,vol. 39, pp. 1098-1101, 1997 참조).1. Conductivity. This has been controlled by the addition of compounds which act as donors or acceptors (mainly electrical dopants) (CK Chiang, CR Fincher, YW Park, AJ Heeger, H. Shirakawa, EJ Louis, SC Gau, and AG MacDiarmid, " Electrical Conductivity in Doped Polyacetylene, " Phys. Rev. Lett., Vol.39, pp. 1098-1101, 1997).

2. 전하 생성 및 광전기 응답(photo-voltaic response). 이것은 적당한 전자 준위를 갖는 두 물질을 블렌딩(blending)하여 전자들이 어느 한 물질에 있고, 다른 물질에는 정공(hole)이 존재하도록 함으로써 조절되어져 왔다. 상기 블렌드는 경계면에서의 엑시톤(exiton) 분해를 달성하기 위한 고분자와 같은 두 가지 유기물(J.J. M. Halls, C. A. Walsh, N. C. Greenham, E. A. Marseglia, R. H. Friend, S. C. Moratti, and A. B. Holmes, Nature 376, 498 (1995), "Efficient photodiodes from interpenetrating polymer networks") 또는 유기물질과 나노-입자(N. C. Greenham, X. G. Peng, and A. P. Alivisatos, "Charge separation and transport in conjugated-polymer/semiconductor-nanocrystal composites studied by photoluminescence quenching and photoconductivity,"Phys. Rev.B - Cond. Matt., vol. 54, pp. 17628-17637, 1996) 중의 하나였다.2. Charge generation and photo-voltaic response. This has been regulated by blending two materials with the appropriate electron levels to make electrons in one material and holes in the other. The blend can be prepared by mixing two organic materials such as polymers to achieve exiton decomposition at the interface (JJM Halls, CA Walsh, NC Greenham, EA Marseglia, RH Friend, SC Moratti, and AB Holmes, Nature 376, ), "Efficient photodiodes from interpenetrating polymer networks", or organic materials and nanoparticles (NC Greenham, XG Peng, and AP Alivisatos, "Charge separation and transport in conjugated-polymer / semiconductor-nanocrystal composites, Phys. Rev. B - Cond., Matt., 54, pp. 17628-17637, 1996).

3. 띠간격 및 방출색. 이것은 블렌드 또는 공중합체의 형태로 유기 화합물을 혼합함으로써 조절되어져 왔다(영국 특허출원 제9805476.0호 참조).3. Band spacing and emission color. This has been controlled by mixing organic compounds in the form of blends or copolymers (see British Patent Application No. 9805476.0).

4. 산란. 다중의 내부 빛-산란을 이용함으로써 고분자 내부에서 빛이 이동하는 유효 길이를 증가시키고 그리하여 증폭된 자극 방출 과정을 증진시키기 위해, 고도로 응집된 또는 매우 큰 크기의 입자들이 고분자에 혼합되어져 왔다.(S. Carter, J C Scott and P J Brock, Appl. Phys. Lett, 71, 1997, 1145-1147)4. Spawning. Highly agglomerated or very large sized particles have been incorporated into the polymer to increase the effective length of light travel inside the polymer by using multiple internal light scattering and thus to promote the amplified stimulated emission process. Carter, JC Scott and PJ Brock, Appl. Phys. Lett., 71, 1997, 1145-1147)

본 발명은 광학 장치에 관한 것으로서, 특히 입자를 포함하는 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an optical device, and more particularly to an apparatus including particles.

도 1은 TiO₂나노입자의 에너지 분산 X-선 스펙트로메트리 결과를 보여준다.Figure 1 shows the energy dispersive X-ray spectrometry results of TiO ₂ nanoparticles.

도 2는 TiO₂나노입자의 라만 스펙트로스코피 결과를 보여준다.Figure 2 shows Raman spectroscopy results of TiO ₂ nanoparticles.

도 3은 TiO₂나노입자의 약화된 전반사 IR 스펙트로스코피 결과를 보여준다.Figure 3 shows the weakened total reflection IR spectroscopy results of TiO ₂ nanoparticles.

도 4는 TiO₂나노입자의 자외선-가시광선 스펙트럼을 보여준다.Figure 4 shows the ultraviolet-visible light spectrum of TiO ₂ nanoparticles.

도 5는 필름으로 용착된 TiO₂나노입자의 TEM 결과를 보여준다.Figure 5 shows TEM results of TiO ₂ nanoparticles deposited as a film.

도 6은 TiO₂나노입자의 전자 회절 무늬를 보여준다.6 shows electron diffraction patterns of TiO ₂ nanoparticles.

도 7은 SiO₂나노입자의 에너지 분산 X-선 스펙트로메트리 결과를 보여준다.Figure 7 shows the energy dispersive X- ray spectrometer methoxy tree results of SiO ₂ nanoparticles.

도 8은 SiO₂나노입자의 라만 스펙트로스코피 결과를 보여준다.Figure 8 shows the Raman spectroscopy results of SiO ₂ nanoparticles.

도 9는 SiO₂나노입자의 약화된 전반사 IR 스펙트로스코피 결과를 보여준다.9 shows an attenuated total reflection IR spectroscopy result of SiO ₂ nanoparticles.

도 10은 SiO₂나노입자의 자외선-가시광선 스펙트럼을 보여준다.Figure 10 is ultraviolet light of SiO ₂ nanoparticles - shows the visible light spectrum.

도 11은 필름으로 용착된 SiO₂나노입자의 TEM 결과를 보여준다Figure 11 shows TEM results of SiO ₂ nanoparticles deposited as a film

도 12는 SiO₂나노입자의 전자 회절 무늬를 보여준다.12 shows the electron diffraction pattern of SiO ₂ nanoparticles.

도 13은 PPV:TiO₂얇은 필름의 굴절률 측정값을 도시한다.Shows a refractive index measurement of the TiO ₂ thin film 13 is PPV.

도 14는 분산 브래그 반사기의 구조를 설명한다.14 illustrates the structure of the distributed Bragg reflector.

도 15 및 16은 각각 반사 피크가 조정될 있다는 것을 보여주는 두 개의 분산 브래그 반사기에 대한 반사 스펙트럼을 보여준다.Figures 15 and 16 show the reflection spectra for two dispersive Bragg reflectors showing that the reflection peaks are to be adjusted, respectively.

도 17a 가장자리 방출(edge emitting) 유기 광방출 장치의 구조를 보여준다.17A shows the structure of an edge emitting organic light emitting device.

도 17b는 도 17a 장치를 통한 굴절률(n)과 에너지 준위(E)를 보여준다.FIG. 17B shows the refractive index n and the energy level E through the apparatus of FIG. 17A.

도 18은 염료가 적재된 나노입자를 함유하는 PPV의 계차(difference) 자외선-가시광선 스펙트럼을 보여준다.Figure 18 shows the difference ultraviolet-visible light spectrum of PPV containing dye-loaded nanoparticles.

도 19a는 PPV 필름의 원자력(atomic force) 마이크로스코피 결과를 보여준다.Figure 19a shows the atomic force microscopy results of a PPV film.

도 19b는 30 부피%의 TiO₂를 갖는 PPV:TiO₂의 원자력 마이크로스코피 결과를 보여준다.Figure 19b shows the nuclear microscopic results of PPV: TiO ₂ with 30 vol% TiO ₂ .

도 20은 다양한 양의 TiO₂나노입자를 포함하는 PPV:TiO₂필름들의 자외선-가시광전 스펙트럼을 보여준다.Figure 20 shows the UV-visible full spectrum of PPV: TiO ₂ films containing various amounts of TiO ₂ nanoparticles.

본 발명의 첫 번째 관점에 따르면, 나노입자들과 다른 물질의 혼합물로부터 나노입자들을 제조하는 방법을 제공하는데, 상기 방법은 상기 다른 물질을 제거하고 용매에 대한 나노 입자의 용액을 형성시키기 위해 상기 혼합물을 나노입자를 용해시키는 용매로 세척하는 단계를 포함한다. 상기 용액은 상기 다른 물질을 용해시키지 않는 것이 바람직하다. 대체 방안으로, 상기 용매는 다른 물질은 용해시키지만 나노입자들은 용해시키지 않는 것일 수 있다.According to a first aspect of the present invention there is provided a method of making nanoparticles from a mixture of nanoparticles and other materials, said method comprising the steps of removing said other material and forming a solution of said nanoparticles Lt; / RTI > with a solvent that dissolves the nanoparticles. It is preferred that the solution does not dissolve the other substance. Alternatively, the solvent may be one that dissolves the other material but does not dissolve the nanoparticles.

상기 방법은 바람직하게는 나노입자의 적어도 제1 분율(fraction)을 용매와 상기한 다른 물질의 혼합물로부터 분리하는 단계를 포함한다. 이렇게 분리된 나노입자들은, 예를 들면, 아래에 기술된 응용에 사용될 수 있다. 이 나노입자들은 단지 약하게 결합되고(즉, 응집되지 않거나 단지 약하게 응집된) 강하게 결합되지 않아서, 응집되지 않은(disaggregated) 상태로 적절히 존재하는 것이 바람직하다. 이것은 나노입자의 충분히 균일한 분산을 다른 물질에 형성시키는 것과 같은 차기 처리 단계에 도움을 줄 수 있다. 상기 용매는 용해되어 있는 나노입자를 응집되지 않은 상태로 유지시킬 수 있는 것이 바람직하다.The method preferably comprises separating at least a first fraction of the nanoparticles from a mixture of the solvent and the other substance. Such separated nanoparticles can be used, for example, in the applications described below. It is preferred that these nanoparticles are only weakly bound (i.e., not agglomerated or only weakly agglomerated) and are not strongly bound, so that they are suitably present in a disaggregated state. This can aid in subsequent processing steps such as forming a sufficiently homogeneous dispersion of nanoparticles on other materials. It is preferable that the solvent can keep the dissolved nanoparticles in a non-agglomerated state.

상기 방법은 바람직하게는 용매의 pH룰 소정의 수준에서 유지하는 단계를 포함한다. 이것은 나노입자상의 전하를 적절하게 유지시킨다. 산 또는 염기 및/또는 적당한 완충제가 원하는 pH를 유지하기 위하여 용매에 첨가될 수 있다.The method preferably comprises maintaining the pH of the solvent at a predetermined level. This keeps the charges on the nanoparticles appropriately. Acids or bases and / or suitable buffers may be added to the solvent to maintain the desired pH.

상기 방법은 바람직하게는 나노입자 용액으로부터 용해성 저분자량 물질(예를 들면 계면활성제 분자들)을 제거하기 위한 적당한 막을 통한 투석을 포함한다. 투석하는 동안, 계속적인 또는 간헐적인 초음파 처리가 행해질 수 있다.The method preferably includes dialysis through a suitable membrane to remove soluble low molecular weight materials (e.g., surfactant molecules) from the nanoparticle solution. During dialysis, continuous or intermittent sonication may be performed.

상기 분리는 여과 및/또는 투석 및/ 또는 원심분리에 의해 행해질 수 있다. 바람직하게는 상기 방법 중 분리 단계 또는 또 다른 단계는 나노입자들의 다른 분율로부터 상기한 나노입자들의 첫 번째 분율의 분리를 허용한다. 예를 들면, 상기 다른 분율의 나노입자들은 첫 번째 분율의 나노입자들에 비해서 상대적으로 작은 입자들의 집합(set)일 것이다. 따라서, 분리 단계는 또한 얻어진 나노입자들의 크기 분포를 좁히는 역할을 할 수 있다.The separation can be done by filtration and / or dialysis and / or centrifugation. Preferably, the separation step or another step of the method allows separation of the first fraction of the nanoparticles from the other fraction of the nanoparticles. For example, the different fraction of nanoparticles may be a relatively small set of particles as compared to the first fraction of nanoparticles. Thus, the separation step can also serve to narrow the size distribution of the resulting nanoparticles.

상기 다른 물질은 나노입자 생성과정에서의 부산물(예를 들면, 나노입자의 생성 과정으로부터의 반응 생성물을 포함한다) 및 나노입자를 생성하기 위한 마이크로에멀전 공정에서 이용될 수 있는 계면활성제와 같이 나노입자를 제조하는 동안 공정 조건을 유지하기 위하여 이용된 물질일 수 있다.The other materials may be nanoparticles, such as byproducts in the nanoparticle production process (including, for example, reaction products from the production process of nanoparticles) and surfactants that can be used in microemulsion processes to produce nanoparticles ≪ / RTI > may be materials used to maintain process conditions during fabrication.

상기 용매는 유기 또는 무기 용매일 수 있다. 상기 용매는 물이나 메탄올과 같은(극성 표면을 갖는 나노입자의 용해성을 증가시킬 수 있는) 극성 용매 또는 비극성 용매일 수 있다. 그 용매는 극성 비수소결합성 용매일 수 있다. 상기 다른 물질이 상기 용매에 용해되는 것이 바람직하고, 상기 용매가 상기 다른 물질이 나노입자들보다 더 우선적으로 용해될 수 있는 것이 가장 바람직하다. 이것은 성분들의 분리를 도울 수 있다.The solvent may be organic or inorganic for daily use. The solvent can be a polar solvent (such as water or methanol) (which can increase the solubility of nanoparticles having a polar surface) or a non-polar solvent. The solvent can be used for polarity non-hydrogen sintering synthesis daily. It is preferable that the other substance is dissolved in the solvent, and it is most preferable that the solvent allows the other substance to dissolve more preferentially than the nanoparticles. This can help to separate the components.

나노입자들의 크기 범위는 1 nm 내지 100 nm 범위 내인 것이 바람직하지만, 이것이 필수적인 것은 아니다. 모든 또는 거의 모든 나노입자들은 직경이 50 nm, 30 nm 또는 10 nm 미만인 것이 바람직하다. 모든 또는 거의 모든 나노입자들은 직경이 1 nm, 5 nm 또는 10 nm를 초과하는 것이 바람직하다.The size range of the nanoparticles is preferably within the range of 1 nm to 100 nm, but this is not necessary. It is preferred that all or substantially all of the nanoparticles have diameters of less than 50 nm, 30 nm, or 10 nm. It is preferred that all or substantially all of the nanoparticles have diameters in excess of 1 nm, 5 nm, or 10 nm.

상기 방법은 나노입자들을 표면 개질화하는 단계를 포함한다. 이것은 입자들의 표면에 어떤 물질을 흡착시키는 것에 의해 적절히 달성될 수 있다. 상기 물질은 표면 개질제로서 나노입자의 용액에 첨가될 것이다. 상기 물질은, 예를 들면, 규소화제(silylating agent) 또는 염료 또는 화학적 기능 물질(functional material)이 될 수 있다. 상기 물질은 고분자와 같은 다른 물질들과의 특이적 상호작용을 촉진시킬 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 나노입자들은 미리 표면 코팅을 가질 수 있다. 이것은 계면활성제 코팅일 수 있다.The method comprises surface-modifying the nanoparticles. This can be suitably accomplished by adsorbing certain substances onto the surface of the particles. The material will be added to the solution of nanoparticles as a surface modifier. The material may be, for example, a silylating agent or a dye or a functional material. Such materials can promote specific interactions with other materials such as polymers. Alternatively or additionally, the nanoparticles may have a surface coating in advance. This can be a surfactant coating.

상기 나노입자들은 금속성, 반도체성 또는 절연성 물질일 수 있다. 적당한 물질들의 예로는 SiO₂, TiO₂, Al₂O₃또는 ZrO₂과 같은 무기 산화물, 또는 BaSO₄, YbF₃, ZnS 또는 다른 무기물과 같은 3차( ternary) 또는 2차(binary) 무기물, 또는 다른 유기물 특히 PTFE, 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA) 또는 폴리스티렌(PS)과 같은 고분자 물질을 포함한다. 나노입자는 광투과성인 것이 바람직하고, 가장 바람직하게는 광학적으로 투명한(transparent) 것이 가장 좋다. 따라서, 나노입자로 생성되는 물질은 넓은 광학 띠 간격 물질인 것 바람직하다.The nanoparticles may be metallic, semiconducting or insulating materials. Examples of suitable materials include inorganic oxides such as SiO ₂ , TiO ₂ , Al ₂ O ₃ or ZrO ₂ , or ternary or binary inorganic substances such as BaSO ₄ , YbF ₃ , ZnS or other minerals, or And other organic materials, in particular high molecular materials such as PTFE, polymethylmethacrylate (PMMA) or polystyrene (PS). The nanoparticles are preferably optically transmissive, and most preferably optically transparent. Therefore, it is preferable that the material produced from nanoparticles is a wide optical band gap material.

나노입자는 어떠한 적당한 경로에 의해서도 생성될 수 있다. 그 예는 마이크로에멀전 경로 및 졸-겔 경로를 포함한다.The nanoparticles can be produced by any suitable route. Examples include microemulsion paths and sol-gel paths.

상기 나노입자의 처리에 있어서, 또 다른 단계는 바람직하게는 그들을 물질의 몸체(body)에 편입시키는 것이다. 이것을 성취하기 위해, 몸체 물질 또는 그것의 전구체를 나노입자의 용액에 첨가하는 것이 바람직하다. 최종 몸체 내에서 균일(또는 상당히 균일한)하고 응집되지 않은(또는 상당히 응집되지 않은) 나노입자의 분산은 몸체 내부의 장소에 고정될 때까지, 예를 들면 증발과 같은 단계에 의한 용매의 제거에 의해, 상당하게 비응집된 상태로 유지되도록 함으로써 달성된다. 그러므로, 상기 몸체 물질(또는 그것의 전구체)은 나노입자가 용해되어 있는 용매에 용해될 수 있고, 극심한 응집 또는 상 분리를 야기할 수 있는 나노입자와의 바람직하지 않은 상호작용을 하지 않는 것이 바람직하다.In the treatment of the nanoparticles, another step is preferably to incorporate them into the body of the material. To accomplish this, it is desirable to add the body material or its precursor to the solution of nanoparticles. The dispersion of homogeneous (or fairly uniform) and unaggregated (or not very agglomerated) nanoparticles in the final body can be used to remove the solvent by, for example, evaporation, To remain in a substantially non-cohesive state. It is therefore desirable that the body material (or precursor thereof) does not undergo undesirable interactions with nanoparticles that can be dissolved in a solvent in which the nanoparticles are dissolved and which can cause severe aggregation or phase separation .

몸체 물질은 유기물일 수 있다(그러나 반드시 그럴 필요는 없다). 예로는 고분자, 올리고머 및 작은 유기 분자 물질이 있다. 그 물질이 고분자 물질이라면 그것은 폴리(p-페닐렌비닐렌)(PPV)과 같은 콘쥬게이트된 고분자(conjugated polymer)일 수 있다. 대안 물질은 폴리(2-메톡시-5-(2'-에틸)헥실옥시페닐렌-비닐렌)("MEH-PPV"), PPV-유도체(예를 들면, 디-알콕시 또는 디-알킬 유도체), 폴리플로렌 및/또는 폴리플로렌 부분을 포함하는 공중합체, PPV 및/또는 관련 공중합체, 폴리 (2,7-(9,9-디-n-옥틸플로렌)-(1,4-페닐렌-((4-sec-부틸페닐)이미노)-1,4-페닐렌))("TFB"), 폴리(2,7-(9,9-디-n-옥틸플로렌)-(1,4-페닐렌-((4-메틸페닐)이미노)-1,4-페닐렌-((4-메틸페닐)이미노)-1,4-페닐렌))("PFM"), 폴리(2,7-(9,9-디-n-옥틸플로렌)-(1,4-페닐-((4-메톡시페닐)이미노)-1,4-페닐렌-((4-메톡시페닐)이미노)-1,4-페닐렌))("PFMO"), F8 또는 F8BT을 포함한다. 대안 물질은 Alq3와 같은 유기 분자 물질들을 포함한다. 상기 물질은 광투과성 및/또는 광방출성인 것이 적합하다.The body material can be organic (but not necessarily). Examples include polymers, oligomers, and small organic molecular materials. If the material is a polymeric material, it may be a conjugated polymer such as poly (p-phenylenevinylene) (PPV). Alternative materials include poly (2-methoxy-5- (2'-ethyl) hexyloxyphenylene-vinylene) ("MEH-PPV"), PPV- ), Copolymers comprising polyfluorene and / or polyfluorene moieties, PPV and / or related copolymers, poly (2,7- (9,9-di-n-octylfluorene) - (4-sec-butylphenyl) imino) -1,4-phenylene)) (" TFB "), poly (2,7- ) - ((4-methylphenyl) imino) -1,4-phenylene)) (" PFM ") - (1,4-phenyl- (4-methoxyphenyl) imino) -1,4-phenylene - ((4, (Methoxyphenyl) imino) -1,4-phenylene)) ("PFMO"), F8 or F8BT The alternative material includes organic molecular materials such as Alq3. Or light-emissive.

몸체 물질 내에 있는 나노입자(나노입자의 표면에 부착된 임의의 물질을 포함하여)의 존재는 바람직하게는 몸체 물질의 적어도 한가지 이상의 물성에 영향을 준다. 이것은 굴절률과 같은 광학적 성질 또는 전도도와 같은 전기적 성질일 수 있다. 따라서, 나노입자들은 몸체 물질에 분산되어 그것의 굴절률을 재단할 수 있는데, 몸체 물질과 나노입자의 상대적인 굴절률에 따라 그것을 증가시키거나 감소시킬 수 있다. 나노입자들의 존재 및 나노입자들과 몸체 물질에 있는 고분자(나노입자의 표면에 부착된 임의의 물질을 포함하여) 사이의 상호작용은 또한, 예를 들면, 결정화를 방해하는 것에 의해 몸체 물질의 형태에 영향을 줄 수 있다.The presence of nanoparticles in the body material (including any material attached to the surface of the nanoparticles) preferably affects at least one or more physical properties of the body material. It may be an optical property such as refractive index or an electrical property such as conductivity. Thus, nanoparticles can be dispersed in the body material to cut their refractive index, which can be increased or decreased depending on the relative refractive index of the body material and nanoparticles. The interaction between the presence of nanoparticles and the polymer in the body material (including any substance attached to the surface of the nanoparticle) between the nanoparticles and the body material can also be influenced by, for example, the morphology of the body material . ≪ / RTI >

몸체 내에서의 나노입자들의 부피 분율은 1.5 또는 10 부피%를 초과하는 것이 바람직하다. 몸체에서의 나노입자의 부피분율은 50, 30 또는 30 부피% 미만인 것이 바람직하다. 몸체 내에서 나노입자의 분포 밀도는 10^-17보다는 크고 및/또는 10^-19/cm²보다는 작은 것이 바람직하다.The volume fraction of the nanoparticles in the body is preferably greater than 1.5 or 10% by volume. Preferably, the volume fraction of nanoparticles in the body is less than 50, 30 or 30% by volume. The distribution density of the nanoparticles in the body is preferably greater than 10 ^-17 and / or less than 10 ^-19 / cm ² .

나노입자들이 몸체 내에서 비응집된 상태로 존재하는 것이 것이 바람직하다. 이것은 몸체 내의 성질들의 균일성을 적절히 향상시킨다. 더 나아가, 몇몇 경우에입자들의 응집물은 입사광을 산란시킬 수 있으며, 따라서 입자들은 충분히 작은 크기이고 응집되지 않는 성질을 가지는 것이어서 실질적으로 입사광을 산란시키지 않는 것이 바람직하다.It is preferable that the nanoparticles exist in a non-aggregated state in the body. This improves the uniformity of properties in the body properly. Furthermore, in some cases, the agglomerates of the particles may scatter incident light, and therefore the particles are sufficiently small in size and do not agglomerate, so that they do not substantially scatter incident light.

상기 몸체는 전자 및/또는 광학 장치와 같은 장치의 한 층일 수 있다. 그러한 장치의 바람직한 비제한적 예로는 다음과 같다.The body may be a layer of a device such as an electronic and / or optical device. Preferred non-limiting examples of such devices are as follows.

1. 상기 나노입자들의 분산을 포함하는 층을 하나 이상 갖는, 광반사 구조를 정의하는 일련의 층을 포함하는 장치. 상기 장치의 교대 층(alternating layers)들은 상기한 나노입자의 분산을 포함하는 것이 바람직하다. 이 장치는 적당하게는 분산 브래그 반사기(distributed Brag reflector)이다.1. An apparatus comprising a series of layers defining a light reflecting structure having at least one layer comprising a dispersion of the nanoparticles. Alternating layers of the device preferably include dispersion of the nanoparticles described above. The apparatus is suitably a distributed Bragg reflector.

2. 광방출층 또는 광방출층에 이웃한 층이 상기한 나노입자의 분산을 포함하는 광방출 장치. 이 경우에, 나노입자들은 형광 염료(바람직하게는, 표면 층으로서)를 가질 수 있다. 이 염료는 에너지 전달 또는 방출층으로부터의 광방출에 의해 형광을 내도록 자극될 수 있고; 그 결과 염료는 방출층으로부터 방출되는 방출광의 색을 변화시키는 작용을 할 수 있다. 상기 장치는 또한 두 개의 상대적으로 낮은 굴절률 층 사이에 위치한 상대적으로 높은 굴절률 층으로 정의되는 도파관(waveguide) 구조를 포함할 수 있다. 이 세 층 중 하나는 바람직하게는 도파관 구조를 정의하는데 도움을 줄 수 있도록 그것의 굴절률을 적당하게 변화시키는, 상기한 나노입자의 분산을 포함한다. 도파관은 장치의 광방출 영역의 바깥쪽 및/또는 광방출 영역으로부터 분리된 및/또는 광방출 영역과 무관한 곳에 있는 것이 바람직하다(장치의 에너지 준위 프로파일은 도파관에서보다 다른 곳에서 광방출을 촉진시키도록 배열될 수 있다). 이것은 방출층과 도파관층의 물성을 독립적으로 조정하는 것을 가능하게 할 수 있다. 상기 장치는 그것의 양쪽 면에 위치한 한쌍의 거울을 가질 것인데, 그 거울은 앞의 장치 1에서 기술한 형태의 거울 또는 분열 표면(cleavage surgace)과 같은 다른 유형의 거울일 수 있다. 이 거울들은 상기 장치에 의해 생성된 빛을 분광적으로 재분배할 수 있는 미세공동(microcavity)을 정의할 것이다. 상기 장치는 레이저 예를 들면 미세공동 또는 도파관 레이저일 수 있다. 하나의 거울은 도파관 구조 위(기판(substrate) 또는 어떤 이어지는 층 위)에 겹쳐놓은 DBR 회절격자(grating)에 의해 제공되어질 수 있다.2. A light-emitting device, wherein a layer adjacent to the light-emitting layer or the light-emitting layer comprises a dispersion of the nanoparticles. In this case, the nanoparticles may have a fluorescent dye (preferably as a surface layer). The dye can be stimulated to fluoresce by energy transfer or light emission from the emissive layer; As a result, the dye can act to change the color of the emitted light emitted from the emitting layer. The device may also comprise a waveguide structure defined as a relatively high refractive index layer located between two relatively low refractive index layers. One of these three layers preferably includes the dispersion of the nanoparticles described above, which suitably changes its refractive index to help define the waveguide structure. The waveguide is preferably located outside of the light emitting area of the device and / or apart from the light emitting area and / or independent of the light emitting area (the energy level profile of the device facilitates light emission elsewhere in the waveguide) As shown in FIG. This can make it possible to independently adjust the properties of the emissive layer and the waveguide layer. The device will have a pair of mirrors located on both sides of it, which may be a mirror of the type described in the previous Apparatus 1 or another type of mirror, such as a cleavage surgical. These mirrors will define a microcavity that can spectrally redistribute the light generated by the device. The device may be a laser, for example a microcavity or a waveguide laser. One mirror may be provided by a DBR diffraction grating overlying the waveguide structure (on a substrate or some subsequent layer).

본 발명의 다른 관점은 상기한 품목 중 어떤 것 또는 모든 것을 포함한다. 예를 들면, 본 발명의 두 번째 관점에 따르면, 상기한 특징들 중의 어떤 것을 포함하는 광학 및/또는 전자 장치가 제공된다. 본 발명의 세 번째 관점에 따르면, 앞에서 기술한 특징들 중 어떤 것을 포함하는 광학 및/또는 전자 장치를 제조하는 방법이 제공된다. 본 발명의 네 번째 관점에 따르면, 상기한 특징들 중 어느 하나를 적당하게 포함하는, 강하게 결합되지 않은 나노입자들의 용액이 제공된다. 본 발명의 다섯 번째 관점에 따르면, 강하게 결합되지 않은 상태의 고분자 물질(또는 고분자 전구 물질)과 나노입자들의 용액이 제공된다. 본 발명의 여섯 번째 관점에 따르면, 상당히 균일한 분산의 나노입자들을 함유하는 유기물이 제공된다: 바람직하게는 상기 유기물은 반도체 및/또는 고분자 물질이다. 본 발명의 일곱 번째 관점에 따르면, 유기물의 성질을 최소한 한가지 이상 재단하는 방법이 제공되는데, 상기 방법은 상기 물질 내에 상당히 균일한 나노 입자의 분산을 생성하는 단계를 포함한다.Other aspects of the invention include any or all of the above items. For example, according to a second aspect of the present invention, there is provided an optical and / or electronic device comprising any of the above features. According to a third aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing an optical and / or electronic device comprising any of the features described above. According to a fourth aspect of the present invention there is provided a solution of strongly bound nanoparticles, suitably comprising any of the above features. According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a solution of a polymer substance (or polymer precursor) and nanoparticles in a strongly unbonded state. According to a sixth aspect of the present invention there is provided an organic material containing nanoparticles with a substantially uniform dispersion: preferably the organic material is a semiconductor and / or a polymeric material. According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a method of at least cutting one or more properties of an organic material, said method comprising producing a dispersion of highly uniform nanoparticles in the material.

나노입자의 제조를 위한 공정들이, 그러한 나노입자들의 몇 가지 예시적 응용과 함께, 지금부터 기술될 것이다. 상기 공정들은 고분자 몸체와 같은 매질(matrix)에 상대적으로 고르게 분산되어질 수 있는 충분히 응집되지 않은 상태에 있는 나노입자의 제조를 가능하게 할 것이다. 그러한 상태에서 나노입자들은 상기 매질들의 성질을 원하는 방법으로 재단하기 위하여 쓰여질 수 있다.Processes for the preparation of nanoparticles, along with some exemplary applications of such nanoparticles, will now be described. These processes will enable the production of nanoparticles that are not sufficiently agglomerated so that they can be dispersed relatively evenly in a matrix such as a polymer body. In such a state, the nanoparticles can be used to cut the properties of the media in a desired manner.

TiO₂및 SiO₂나노입자의 합성과 분리를 위한 공정이 기술될 것이다. 이 공정들은, 금속 및 반도체 물질들을 포함한 다른 물질들의 나노입자의 합성과 분리에 쉽게 확장될 수 있다.Processes for the synthesis and separation of TiO ₂ and SiO ₂ nanoparticles will be described. These processes can be easily extended to the synthesis and separation of nanoparticles of other materials, including metal and semiconductor materials.

TiO₂나노입자의 합성Synthesis of TiO ₂ nanoparticles

첫 단계로서, 물+암모니아/AOT/사이클로헥산의 마이크로에멀전을 제조하였다. 마이크로에멀전을 제조하기 위해, 미세하게 쪼개진 나트륨 디옥틸설포숙시네이트(AOT) 17.2 g(39 mmol, 알드리치)을 2시간 동안 120^oC에서 진공 오븐 안에서 건조시켜 흡수된 수분을 제거하고(3% 질량 감소), 이어서 마그네틱 교반기가 장착된 3구 둥근 바닥 플라스크 내의 HPLC 등급 사이클로헥산 200 ml에 첨가하여 0.2M AOT 용액을 얻었다. 그 후, 진한 암모니아수 (35w/v%, 알드리치) 3.8 ml를 상기 용액에 가하여 물:암모니아:AOT 분자 비율이 1.8:3.2:1.0인 용액을 얻고, 이 용액에 질소를 흘려주면서 얼음 중탕을 이용하여 5^oC로 냉각시켜 광학적으로 투명한 단일 상 마이크로에멀전을 얻었다. 물+암모니아:AOT의 전체 몰 비(5.0:1.0)는 에멀전 내의 워터 코어의 반경을 약 25Å으로 고정하였다(F. J. Arriagada and K. Oss대-Asare, "Synthesis of nanosize silica in Aerosol OT reverse microemulsions", Journal of Colloid and Interface Science 170 (1995), pp. 8-17).As a first step, a microemulsion of water + ammonia / AOT / cyclohexane was prepared. To prepare the microemulsion, 17.2 g (39 mmol, Aldrich) of finely divided sodium dioctylsulfosuccinate (AOT) was dried in a vacuum oven at 120 ^° C for 2 hours to remove the absorbed moisture (3% mass , Then added to 200 ml of HPLC grade cyclohexane in a 3-neck round bottom flask equipped with a magnetic stirrer to obtain a 0.2 M AOT solution. Thereafter, 3.8 ml of concentrated ammonia water (35 w / v%, Aldrich) was added to the solution to obtain a solution having a water: ammonia: AOT mole ratio of 1.8: 3.2: 1.0 and nitrogen was poured into the solution, Cooled to 5 < ⁰ > C to obtain an optically clear single phase microemulsion. The total molar ratio of water + ammonia: AOT (5.0: 1.0) fixed the radius of the water core in the emulsion to about 25 Angstroms (FJ Arriagada and K. Oss vs. Asare, " Synthesis of nanosize silica in Aerosol OT reverse microemulsions & Journal of Colloid and Interface Science 170 (1995), pp. 8-17).

TiO₂전구 용액을 제조하기 위해, 주사기를 이용하여 TiCl₄(18mmol, 알드리치) 2.0 ml를 고무 격막(septum)으로 마개를 한 바이알 내의 HPLC 등급 사이클로헥산(알드리치 3Å 분자체로 18시간 동안 미리 건조한) 10 ml에 가하였다. 이 TiO₂전구 용액을 격렬하게 교반하면서 두 번에 걸쳐 AOT 용액에 가하였다. 염화수소의 빠른 방출이 다음과 같은 식에 따라 반응 매질에서 염화암모늄(NH₄Cl)의 뿌연 현탁액의 생성과 함께 관찰되었다.To prepare the TiO ₂ precursor solution, 2.0 ml of TiCl ₄ (18 mmol, Aldrich) with a syringe was added to the HPLC grade cyclohexane (previously dried for 18 hours with Aldrich 3 A molecular sieves) in a vial capped with a rubber septum, 10 ml < / RTI > This TiO ₂ precursor solution was added to the AOT solution twice with vigorous stirring. Rapid release of hydrogen chloride was observed with the formation of a cloudy suspension of ammonium chloride (NH ₄ Cl) in the reaction medium according to the following equation:

TiCl₄+ H₂O → TiO₂+ 4HClTiCl ₄ + H ₂ O → TiO ₂ + 4HCl

HCl + NH₃→ NH₄ClHCl + NH ₃ → NH ₄ Cl

HCl + NaAOT → NaCl + HAOTHCl + NaAOT → NaCl + HAOT

30분 후에, 중탕의 온도를 올린 다음 반응을 완결시키기 위하여 80^oC에서 3시간 동안 유지하였고, 최종적으로 실온까지 냉각시켜서 밤새도록 유지하였다.After 30 minutes, the temperature of the bath was raised and then held at 80 ^° C for 3 hours to complete the reaction and finally allowed to cool to room temperature and stay overnight.

반응 매질 내의 물의 양(120mmol)은 TiCl₄를 가수분해하는데 필요한 양보다 과량이었다. 그러나 암모니아의 양은 생성되는 모든 염화수소를 중화하기에는 충분하지 않았고, 그래서 반응 매질은 산성이었으며, 양(+)의 표면 전하가 TiO₂나노입자 상에 발현되었다. (벌크 TiO₂의 등전점(iso-electric point)은 약 pH 4에서 5이다.)The amount of water (120 mmol) in the reaction medium was over than the amount needed to hydrolyze TiCl ₄ . However, the amount of ammonia was not sufficient to neutralize all the hydrogen chloride produced, so the reaction medium was acidic and a positive (+) surface charge was expressed on the TiO ₂ nanoparticles. (The iso-electric point of bulk TiO ₂ is about 5 to about pH 4.)

TiO₂나노입자의 분리Separation of TiO ₂ nanoparticles

상기 사이클로헥산 용매를 천천히 증발시켜 TiO₂및 부산물 NH₄Cl을 함유하고 있는 탁한 점성 겔을 얻었다. HPLC 등급의 CHCl₃(알드리치) 20 ml를 상기 겔에 가하여 NH₄Cl과 NaCl을 침전시켰으며, 이 침전을 원심분리하여 투명한 상청액으로부터 쉽게 분리할 수 있었다. CHCl₃상청액의 에너지 분산 x-선 스펙트로메트리(EDX)에 의한 전자빔 원소 분석은 감지할 수 있는 만큼의 Cl을 보여주지 않았고(Cl K_α피크의 높이가 Ti K_α피크 높이의 1%보다 작았다), 이것은 염소에 의해 실질적으로 오염되지 않았다는 것을 나타내는 것이다. 그 다음 CHCl₃상청액을 진공 농축시켜 점성의 겔을 얻었고, 이것을 MeOH 25 ml에 용해시켜 미정제된(crude) TiO₂를 포함하는 액제(liquor)를 얻었다.The cyclohexane solvent was slowly evaporated to give a cloudy viscous gel containing TiO ₂ and by-product NH ₄ Cl. 20 ml of HPLC grade CHCl ₃ (Aldrich) was added to the gel to precipitate NH ₄ Cl and NaCl, and the precipitate could be easily separated from the clear supernatant by centrifugation. Energy dispersion of CHCl ₃ supernatant Electron beam element analysis by x-ray spectrometry (EDX) showed no detectable Cl (the height of the Cl K _α peak was less than 1% of the peak height of Ti K _α C), indicating that it was not substantially contaminated by chlorine. Then concentrated in vacuo to give the CHCl ₃ supernatant obtained a viscous gel, it was dissolved in 25 ml MeOH was obtained a liquid (liquor) containing the crude (crude) TiO _2.

과량의 AOT로부터 TiO₂를 더 정제하기 위하여, 조액제(crude liquor) 10ml를 6-8k MWCO 셀룰로오스 투석 튜브(Spectra/Por(등록상표))에 넣고, 0.3ml의 진한 염산 수용액을 함유하는 HPLC 등급의 MeOH 200ml를 하루에 두 번 갈아주면서 투석하였다. 투석물(dialysate) 및 잔류물(retantate) 양쪽에 있는 Ti, S 및 Cl의 양은 EDX로 하루에 한번 씩 검사되었고, 투석물에서의 Ti 및 S의 신호(signal)가 Cl의신호(바탕 값(background level)을 나타내는 것으로 취급되는)보다 낮아졌을 때 투석을 멈추었다. 이러한 투석은 과량의 AOT 오염을 제거하는 것 이외에도, 이러한 방법으로 투석 튜브의 구멍을 쉽게 통과할 수 있는 가장 작은 입자들을 제거하여 입자들의 크기 분포를 개선함으로써, 메탄올에 TiO₂가 약 0.9 w/v% 녹아있는, pH=2의 용액 상태인, 광학적으로 투명한 분산이 얻어졌다. 이 지점에서 나노입자는 파라 결정성(para-crystalline)이었고, 계면활성제 유도체의 단층에 의해 코팅되어 있었다.To further purify the TiO ₂ from the excess AOT, 10 ml crude liquor was placed in a 6-8 k MWCO cellulose dialysis tube (Spectra / Por (TM)) and HPLC grade containing 0.3 ml concentrated aqueous hydrochloric acid solution Of MeOH were dialyzed while changing 200 ml twice a day. The amounts of Ti, S and Cl on both the dialysate and the retantate were checked once a day by EDX and the signals of Ti and S in the dialysis solution were compared with the signal of Cl background level), the dialysis was stopped. In addition to eliminating excess AOT contamination, such dialysis also improves the size distribution of the particles by removing the smallest particles that can easily pass through the pores of the dialysis tubing in this manner, so that methanol has a TiO _{2 content} of about 0.9 w / v %, A solution state of pH = 2, was obtained. At this point, the nanoparticles were para-crystalline and coated by a single layer of surfactant derivative.

TiO₂나노입자의 특정(characterization)The characterization of TiO ₂ nanoparticles

전자 탐침(probe) 에너지 분산 X-선 스펙트로메트리(도 1 참조)는 최종 생성물이 AOT와 Cl의 표면 코팅을 갖는 순수한 TiO₂임을 보여준다. Cl은 + 전하를 갖는 TiO₂표면을 위한 약하게 결합된 반대이온으로 작용하는 Cl^-형태로 존재하는 것으로 믿어지는 반면에, AOT(S signal의 근원이 되는)는 TiO₂표면 상에 강하게 흡착되어진 것으로 믿어진다. 이 코팅은 추가적 투석에 대하여 안정한 것으로 밝혀졌다. 라만 스펙트로스코피(도 2 참조)는 170cm^-1, 440cm^-1및 610cm^-1에서 넓은 진동 피크(broad vibration peak)를 보여줌으로써 상기 구조가 TiO₂의 그것과 같은 것임을 확인시켜 준다. 약화된 전반사 Fourier-변환 IR 스펙트로스코피(도 3 참조)는 구조에 대한 추가적 확인을 제공한다. 자외선-가시광선 스펙트로메트리(도 4 참조)는 생성물이 가시광선 영역에서 비산란성임을 보여주고, 앞에서 기술한 합성 및 분리 과정을 통하여 얻어진 TiO₂나노입자의 고도로 분산된(응집되지 않은) 성질에 에 대한 증거를 제공한다. TEM(도 5 참조)는 2-8nm 크기의 입자가 얻어졌음을 보여주고, 전자빔 회절(도 6 참조)은 TiO₂에 예측됐던 d-스패이싱(d-spacing)을 보여준다.Electron probe dispersions The X-ray spectrometry (see FIG. 1) shows that the final product is pure TiO ₂ with a surface coating of AOT and Cl. Cl is Cl which acts as a counter ion bonded weakly to the TiO ₂ surface having a + charge ^- on the other hand is believed to be present in the form, (that is the source of the S signal) AOT has to been strongly adsorbed on the TiO ₂ surface It is believed. This coating has been found to be stable against further dialysis. Raman spectroscopy (see Fig. 2) confirms that the above-described structure shown by giving a broad peak vibration (vibration broad peak) at 170cm ^-1, 440cm ^-1 and 610cm ^-1, such as that of TiO _2. The weakened total reflection Fourier-transformed IR spectroscopy (see FIG. 3) provides additional confirmation of the structure. The ultraviolet-visible light spectrometry (see FIG. 4) shows that the product is non-scattering in the visible light region, and that the highly dispersed (non-agglomerated) nature of the TiO ₂ nanoparticles obtained through the above- To provide evidence for. The TEM (see FIG. 5) shows that particles 2-8 nm in size are obtained, and the electron beam diffraction (see FIG. 6) shows d-spacing predicted for TiO ₂ .

SiO₂나노입자의 합성Synthesis of SiO ₂ nanoparticles

물 + 암모니아/AOT/사이클로헥산 상은 위에서 기술한 것과 같은 방법으로 제조하였다.The water + ammonia / AOT / cyclohexane phase was prepared as described above.

SiO₂전구 용액을 제조하기 위해, 주사기를 이용하여 SiCl₄(18mmol, 알드리치) 2.1ml를 고무 격막으로 마개를 한 바이알 내의 HPLC 등급 사이클로헥산(알드리치 3Å 분자체로 18시간 동안 미리 건조한) 10ml에 가하였다. 이 SiO₂전구 용액을 격렬하게 교반하면서 두 번에 걸쳐 AOT 용액에 가하였다. 염화수소의 빠른 방출이 다음과 같은 식에 따라 반응 매체 내에서 염화암모늄의 뿌연 현탁액의 생성과 함께 관찰되었다.To prepare the SiO ₂ precursor solution, 2.1 ml of SiCl ₄ (18 mmol, Aldrich) is injected into a 10 ml volume of HPLC grade cyclohexane (pre-dried for 18 hours with Aldrich 3 A molecular sieve) in a vial capped with a rubber septum using a syringe Respectively. This SiO ₂ precursor solution was added to the AOT solution twice with vigorous stirring. Rapid release of hydrogen chloride was observed with the formation of a cloudy suspension of ammonium chloride in the reaction medium according to the following equation:

SiCl₄+ H₂O → SiO₂+ 4HClSiCl ₄ + H ₂ O → SiO ₂ + 4HCl

HCl + NH₃→ NH₄ClHCl + NH ₃ → NH ₄ Cl

HCl + NaAOT → NaCl + HAOTHCl + NaAOT → NaCl + HAOT

30분 후에, 중탕의 온도를 올린 다음 반응을 완결시키기 위하여 80^oC에서 3시간 동안 유지하였고, 최종적으로 실온까지 냉각시켜서 밤새도록 유지하였다.After 30 minutes, the temperature of the bath was raised and then held at 80 ^° C for 3 hours to complete the reaction and finally allowed to cool to room temperature and stay overnight.

반응 매체에 있는 물의 양(120mmol)은 SiCl₄를 가수분해하는데 필요한 양보다 과량이었다.The amount of water (120 mmol) in the reaction medium was over than the amount needed to hydrolyze SiCl ₄ .

SiO₂나노입자의 분리Separation of SiO ₂ nanoparticles

상기 사이클로헥산 용매를 천천히 증발시켜 SiO₂와 부산물 NH₄Cl을 함유하는(NaCl도 함께 있는) 탁한 점성의 겔을 얻었다. HPLC 등급의 CHCl₃(알드리치) 20ml를 이 겔에 가하여 SiO₂를 부산물인 NH₄Cl, NaCl과 함께 슬러리 상태로 침전시켰고, 이것은 원심분리에 의해 과량의 AOT를 주로 포함하는 맑은 상청액으로부터 쉽게 분리시킬 수 있었다. CHCl₃상청액의 EDX는 감지할 수 있는 만큼의 Si를 보여주지 않았고(Si K_α피크의 높이가 S K_α피크 높이의 1%보다 작았다), 이것은 본질적으로 SiO₂가 존재하지 않는다는 것을나타낸다. CHCl₃상청액을 제거하고, NH₄Cl과 NaCl을 가능한 한 많이 제거하기 위하여 슬러리를 25ml의 HPLC 등급 MeOH로 여러번 (초음파 처리와 함께) 세척하였다. 세척할 때마다 용액에 있는 SiO₂의 양을 검사하였다. 세 번 세척 후에 SiO₂를 포함하는 원심분리물을 MeOH 30ml에 용해시켜 반투명성 겔 상태인 미정제 SiO₂를 얻었다.The cyclohexane solvent was slowly evaporated to give a cloudy, viscous gel with SiO ₂ and by-product NH ₄ Cl (with NaCl). 20 ml of HPLC grade CHCl ₃ (Aldrich) was added to the gel to precipitate SiO ₂ in slurry form with the by-product NH ₄ Cl, NaCl, which was easily separated from the clear supernatant containing mainly AOT by centrifugation I could. EDX of CHCl ₃ supernatant did not show as much as Si that can be detected (the height of the Si peak K _α was smaller than 1% of the SK _α peak height), indicating that essentially SiO ₂ is not present. CHCl ₃ to remove the supernatant and washed NH ₄ Cl and NaCl to remove as much as possible the number of times the slurry to HPLC grade MeOH in 25ml (with sonication) in order. The amount of SiO ₂ in the solution was checked every time it was washed. After three washes, the centrifugate containing SiO ₂ was dissolved in 30 ml of MeOH to obtain crude SiO ₂ in the form of a translucent gel.

무기 염화물로부터 미정제 SiO₂를 더 정제하기 위하여 겔 10ml를 6-8k MWCO셀룰로오스 투석 튜브(Spectra/Por(등록상표))에 넣고, 0.3ml의 진한 염산 수용액을 함유하는 HPLC 등급의 MeOH 200ml를 하루에 두 번 갈아주면서 투석하였다. 그 후, 약한 SiO₂응집물를 분쇄하기 위하여, 잔류물을 30분 동안 초음파 처리하였고, 하루에 MeOH+HCl을 두 번 갈아주면서 투석을 계속하였다. 얼마 후에 잔류물의 겉모습이 투명하게 되었다. 투석물에 있는 Si, S 및 Cl의 양을 매일 검사하였고, Cl 신호가 바탕값으로 작용하는 S의 신호(AOT로부터)의 약 1.7배로 떨어져서 안정화되었을 때 투석을 멈추었다. 이러한 투석은 염화물과 AOT 오염을 제거하는 것 이외에도, 투석 튜브의 구멍을 쉽게 통과할 수 있는 가장 작은 입자들을 제거함으로써 입자들의 크기 분포를 개선하였다. 투석은 3 - 5일 걸렸다. 분자량이 큰 물질을 차단하는(cut-off) 튜브를 이용한 추가적인 투석 과정은 가장 큰 입자들을 분리하는데 이용될 수 있고, 그리하여 보다 더 좁은 크기 분포를 갖게 할 수 있다.To further purify the crude SiO ₂ from the inorganic chloride, 10 ml of the gel are placed in a 6-8 k MWCO cellulose dialysis tube (Spectra / Por (TM)) and 200 ml of HPLC grade MeOH containing 0.3 ml of concentrated hydrochloric acid solution And dialyzed twice. The residue was then sonicated for 30 minutes and then dialyzed with 2 changes of MeOH + HCl per day in order to crush the weak SiO ₂ aggregates. After a while the appearance of the residue became transparent. The amount of Si, S and Cl in the dialysate was monitored daily and the dialysis was stopped when the Cl signal stabilized about 1.7 times the signal of S (from AOT) acting as baseline. In addition to eliminating chloride and AOT contamination, such dialysis improved the size distribution of particles by removing the smallest particles that could easily pass through the pores of the dialysis tubing. Dialysis took 3-5 days. Additional dialysis procedures using cut-off tubes with high molecular weight materials can be used to separate the largest particles and thus have a narrower size distribution.

이러한 방법으로, pH=2인 메탄올 용액에 약 1.1 w/v%로 용해되어 있는 시각적으로 거의 투명한 SiO₂분산을 얻었다.In this way, a visually almost transparent SiO ₂ dispersion was obtained that was dissolved in a methanol solution at pH = 2 at about 1.1 w / v%.

SiO₂나노입자의 특정Specification of SiO ₂ nanoparticles

전자 탐침 에너지 분산 X-선 스펙트로메트리(도 7 참조)는 최종 생성물이 실질적으로 표면 코팅이 없는 순수한 SiO₂임을 보여준다. 라만 스펙트로스코피( 도 8 참조)는 490cm^-1및 830cm^-1에서 넓은 진동 피크를 보여줌으로써 상기 구조가 SiO₂의 구조와 같은 구조임을 확인시켜 준다. 약화된 전반사 푸리어 변환(Fourier-transformed) IR 스펙트로스코피(도 9 참조)는 구조에 대한 추가적 확인을 제공한다. 자외선-가시광선 스펙트로메트리(도 10 참조)는 생성물이 가시광선 영역에서 본질적으로 비산란성(non-scattering)이라는 것을 보여주고, 상기 합성 및 분리 과정을 통하여 얻어진 SiO₂나노입자의 고도로 분산된(응집되지 않은) 성질에 대한 증거를 제공한다. TEM(도 11 참조)은 2-8nm 크기의 입자가 얻어졌다는 것을 보여주고, 전자빔 회절(도 12 참조)은 SiO₂에 예측되었던 d-스패이싱을 보여준다.The electron probe energy dispersive X-ray spectrometry (see FIG. 7) shows that the final product is pure SiO ₂ with virtually no surface coating. Raman spectroscopy (see FIG. 8) shows a broad vibration peak at 490 cm ^-1 and 830 cm ^-1 , confirming that the structure is the same structure as that of SiO ₂ . The weakened Fourier-transformed IR spectroscopy (see FIG. 9) provides additional confirmation of the structure. The ultraviolet-visible light spectrometry (see FIG. 10) shows that the product is essentially non-scattering in the visible light region and that the highly dispersed (SiO ₂ ) Not agglomerated) properties. The TEM (see FIG. 11) shows that particles 2-8 nm in size were obtained, and the electron beam diffraction (see FIG. 12) shows d-spacing that was predicted for SiO ₂ .

일반적인 나노입자에 대한 고찰Consideration of general nanoparticles

전구 물질 및 계면활성제와 같은 공정에 포함되는 물질들의 적절한 선택과 오일 조성, 온도, 물-계면활성제 비율, 계면활성제-오일 비율, 보조-계면활성제 조성 및 반응물 비율과 같은 화학적 변수들의 최적화를 통해, 나노입자 합성 공정을 원하는 형태의 나노입자를 생성하도록 조절할 수 있다. 입자의 핵형성 및 성장을 TEM 및/또는 자외선-가시광선 스펙트로스코피로 검사함으로써, 적당한 반응 속도와 크기 분포를 성취할 수 있다.Through optimization of chemical parameters such as oil composition, temperature, water-surfactant ratio, surfactant-oil ratio, co-surfactant composition and reactant ratio, and appropriate selection of materials involved in the process, such as precursors and surfactants, The nanoparticle synthesis process can be adjusted to produce the desired nanoparticles. By examining the nucleation and growth of the particles with TEM and / or ultraviolet-visible spectroscopy, it is possible to achieve an appropriate reaction rate and size distribution.

나노입자 용액 내에서 원하지 않는 반응을 최소화하기 위하여 통제된 환경에서 상기 단계들이 이루어지는 것이 바람직하다. 나노입자 생성 단계의 온도는 핵형성과 성장 속도 사이의 원하는 균형을 제공하여 바람직한 입자 크기 분포를 줄 수 있도록 고정될 수 있다. 상기 에멀전 조건들은 특별히 작은 워터 코어를 얻기 위하여 선택되어져 왔다는 것을 알려줄 것이다.It is desirable that the steps be performed in a controlled environment to minimize undesired reactions in the nanoparticle solution. The temperature of the nanoparticle production step can be fixed to provide a desired balance between karyotype and growth rate to give a desired particle size distribution. The emulsion conditions will indicate that they have been selected to obtain a particularly small water core.

상기 합성 공정들은 입자의 핵형성, 성장, 응집, 크기 분포 및 특정 물질과공정 성질들을 재단하기 위해 현명하게 이용되어질 수 있는 표면 덮기(capping)의 훌륭한 통제를 일반적으로 제공한다는 것이 밝혀진 마이크로에멀전 경로를 이용한다. 대안으로서 나노입자들은 물 또는 알코올에서의 직접적인 가수분해에 바탕을 둔 졸-겔 경로(예를 들면 T. Moritz, J. Reiss, K. Diesner, D. Su, and A. Chemseddine," Journal of Physical Chemistry B 101 (1997) pp. 8052-8053)와 같은 다른 경로들에 의해 합성될 수 있고, 그 후, 앞에서 기술된 것과 같이 강하게 응집되지 않은 상태에서 통상 분리될 수 있다.The synthetic processes include a microemulsion pathway that has been found to generally provide good control of surface nucleation, growth, aggregation, size distribution and surface capping that can be used wisely to cut specific materials and process properties . Alternatively, the nanoparticles may have a sol-gel route based on direct hydrolysis in water or alcohol (see, for example, T. Moritz, J. Reiss, K. Diesner, D. Su, and A. Chemseddine, Chemistry B 101 (1997) pp. 8052-8053), and then can be typically separated in a strongly agglomerated state as described above.

나노입자의 응용Application of nanoparticles

앞에서 제조한 나노입자의 몇몇 비제한적 응용들을 기술하려한다. 다른 경로에 의해 만들어진 나노입자도 그들이 적당한 크기와 조성이고 고분자 매질에 상대적으로 균일하게 분산되기에 충분한 비응집 수준을 가진다면 이러한 응용에 이용될 수 있다.Some non-limiting applications of the nanoparticles prepared above are described. Nanoparticles made by other routes can also be used in such applications if they have a suitable coagulation level to allow them to be of a suitable size and composition and relatively uniformly dispersed in the polymer matrix.

두 가지 일반적인 형태는 나노입자가 호스트(host) 매질 물질에 영향을 줄 수 있는가 여부에 의하여 확인되어진다.Two common forms are identified by whether nanoparticles can affect the host medium.

1. 간섭이 없는 형태. 호스트 물질의 본질적인 성질을 두드러지게 바꾸지 않는 입자들이 선택 및/또는 처리될 수 있다. 대부분의 응용에서 그러한 입자들은 약 20nm이하(호스트에 쉽게 균일하게 분산되는 것을 허용하는)이고 5nm이상(분자처럼 작용하여, 예를 들면 고분자 매질에 있는 사슬을 분리시키는 것처럼, 호스트의 구조에 영향을 주는 것을 피하는데 적당한)의 크기를 갖는 것이 바람직할 것이다.1. No interference. Particles that do not significantly alter the intrinsic properties of the host material can be selected and / or treated. In most applications, such particles are less than about 20 nm (allowing easy homogeneous dispersion in the host) and greater than 5 nm (acting like a molecule, for example, affecting the structure of a host, such as separating chains in a polymeric medium) Lt; / RTI > to avoid giving up).

2. 간섭하는 형태. 호스트 물질과 상당하게 상호작용을 하여 그것의 본질적인 성질들에 영향을 미치는 입자들이 선택 및/또는 처리될 수 있다. 이것은 다음과 같은 경우에 일어날 것이다.2. Interfering forms. Particles interacting significantly with the host material and affecting its intrinsic properties can be selected and / or processed. This will happen in the following cases:

a. 입자 그 자체 또는 특히 그들의 표면에 결합된 작용기가 화학적 또는 물리적 상호작용을 통하여 호스트 물질과 상호작용하는 물질이다. 그 입자는 호스트 물질과 상호작용 하는, 예를 들면 호스트의 화학적 성질들(에들 들면 전기적/광학적 도핑) 및/또는 그것의 물리적 성질들(편광 또는 배열 또는 에너지 전달)을 변화시키는, 첨가제를 수반할 수 있다. 첨가제는 입자의 표면에 결합하거나 적어도 입자에 부분적으로 포함될 수 있다.a. The particles themselves, or in particular the functional groups bonded to their surface, interact with the host material through chemical or physical interactions. The particles may include additives that interact with the host material, for example changing the host's chemical properties (such as electrical / optical doping) and / or its physical properties (polarization or arrangement or energy transfer) can do. The additive may be bonded to the surface of the particle or at least partially contained in the particle.

b. 입자들은 충분히 작고 많아서 몸체에 있는 분자들의 배열을 상당하게 교란시키는데, 예를 들면 고분자 호스트의 형태상의 구조에 영향을 주는 것( 즉, 사슬 궤도를 교란시키는 것에 의해)이다. 그러한 입자는 호스트 물질(예를 들면 고분자 사슬) 의 분자환경을 변화시킬 수 있고, 그래서 그것의 물리적 성질들 중 많은 것(띠 간격, 전자 친화도, 엑시톤 결합(exciton binding), 방사성 수명 등)에 영향을 미친다.b. The particles are small enough and large enough to disturb the arrangement of molecules in the body considerably, for example by affecting the morphological structure of the polymer host (ie by disturbing the chain orbits). Such particles can change the molecular environment of a host material (e.g., a polymer chain), and thus can affect many of its physical properties (such as band gap, electron affinity, exciton binding, radioactive lifetime, etc.) It affects.

아래에 있는 실시예 1, 2 및 3은 간섭하지 않는 형태의 나노입자를 주로 이용한다. 실시예 4와 5는 간섭하는 형태의 나노입자를 이용한다.Examples 1, 2 and 3 below mainly use nanoparticles of non-interference type. Examples 4 and 5 use interfering nanoparticles.

실시예 1 : 고분자 필름의 굴절률 조정Example 1: Adjustment of refractive index of a polymer film

본 실시예에서 PPV 필름의 굴절률은 필름에 TiO₂나노입자의 분산을 첨가하는 것에 의해 조정된다. 나노입자는 광투과성이고 입사광을 산란시키지 않을 만큼충분히 작기 때문에, 얻어지는 필름은 좋은 광학 성질을 갖는다.The refractive index of the PPV film in this embodiment is adjusted by adding a dispersion of TiO ₂ nanoparticles to the film. Since the nanoparticles are light transmissive and small enough not to scatter incident light, the resulting film has good optical properties.

1.4 무게/부피%의 PPV-MeOH 전구용액(케임브리지 디스플레이 테크놀로지)과 1.8 무게/부피%의 TiO₂-MeOH 용액을 배합함으로써, 전구 PPV의 최종 농도는 같지만 TiO₂의 농도는 다른, 다양한 양의 TiO₂를 함유하는 네 가지 PPV 시료(여기서는 "PPV:TiO₂"로 언급되는)를 제조하였다. TiO₂입자의 크기 범위는 약 2-8nm이었다. 유리 기판 상에 스핀-코팅(spin-coating)시켜 보통 1000Å 필름을 얻었으며, 그 후 180℃에서 동적 진공상태(10^-5mbar보다 낮은)하에서 8시간 동안 열변환시켰다. 필름 내의 실제 TiO₂함량은 TEM(TiO₂함량을 위해)와 가시광선 스펙트로메트리(PPV 함량을 위해)의 조합으로 측정하였고, 필름의 두께는 표면 프로필로미터(profilometer)로 측정하였다.By combining a 1.4 wt / vol% PPV-MeOH precursor solution (Cambridge Display Technology) with a 1.8 wt / vol% TiO ₂ -MeOH solution, the final concentration of the precursor PPV is the same but the concentration of TiO ₂ is different, ₂ (here referred to as " PPV: TiO ₂ ") was prepared. The size range of the TiO ₂ particles was about 2-8 nm. The film was usually spin-coated on a glass substrate to obtain a 1000 A film, which was then thermally transformed at 180 ° C under dynamic vacuum (lower than 10 ^-5 mbar) for 8 hours. The actual TiO ₂ content in the film was measured by a combination of a TEM (for TiO ₂ content) and a visible light spectrometry (for PPV content) and the film thickness was measured with a profilometry profilometer.

필름film PPV:MeOH:TiO₂부피비PPV: MeOH: TiO ₂ volume ratio 최종 필름에서 측정된TiO₂부피 %The TiO ₂ volume% 633nm에서 측정된 굴절률The refractive index measured at 633 nm AA 3:4:03: 4: 0 00 2.602.60 BB 3:1:33: 1: 3 1515 2.372.37 CC 3:2:23: 2: 2 3030 1.941.94 DD 3:0:43: 0: 4 5050 1.771.77

그 후, 필름의 굴절률을 전체 가시광선 영역에 걸쳐 스펙트로스코픽 엘립소메트리(spectroscopic ellipsometry)(도 13 참조)로 측정하였다. TEM은 얻어진 필름들이 매우 비산란성(633nm에서의 산란이 2% 이하로 계산되었다.)이라는 것을 보여준다. 이 결과는 고도로 분산된 나노입자를 굴절률 조절제로 이용함으로써 고도의 광학적 성질을 갖는 유기 필름을 얻을 수 있다는 것을 증명한다.The refractive index of the film was then measured by spectroscopic ellipsometry (see FIG. 13) over the entire visible ray region. TEM shows that the films obtained are highly scattering (scattering at 633 nm is calculated to be less than 2%). This result demonstrates that an organic film with high optical properties can be obtained by using highly dispersed nanoparticles as a refractive index modifier.

유사한 결과가 SiO₂와 혼합된 PPV 시료(PPV:SiO₂)에서도 얻어졌다. 다음의 표에 자세히 나타낸 필름에서 전구 PPV와 SiO₂의 농도는 양쪽 모두 1.1 w/v%이다. 통상적으로 1000Å 필름이 반복 스핀 코팅과 유리 기판 위에서의 변환(conversion) 그리고 이어서 160℃에서 동적 진공(10^-5mbar보다 낮은)하에서 8시간 동안 열적으로 단련하는 것에 의해 얻어진다. 다른 실험과정들은 앞에서 보여준 것과 유사하였다.Similar results the PPV sample is mixed with SiO _2: it was obtained in (PPV SiO _2). In the films detailed in the following table, the concentrations of the light PPV and SiO ₂ are both 1.1 w / v%. Typically a 1000 A film is obtained by repeated spin coating and conversion on a glass substrate followed by thermal annealing for 8 hours under dynamic vacuum (less than 10 ^-5 mbar) at 160 ° C. Other experimental procedures were similar to those shown above.

필름film PPV:MeOH:SiO₂부피비PPV: MeOH: SiO ₂ volume ratio 최종 필름에서 측정된SiO₂부피 %The SiO ₂ volume% 633nm에서 측정된 굴절률The refractive index measured at 633 nm AA 3:16:03: 16: 0 00 2.392.39 BB 3:15:13: 15: 1 66 2.182.18 CC 3:14.5:23: 14.5: 2 1010 2.102.10 DD 5:12:45: 12: 4 1919 2.052.05

굴절률에 미치는 영향을 추가로 검사하기 위하여, 비슷한 두께의 필름을 두 개의 은 거울 사이에 위치시켜 패브리-페로(Fabry-Perot)공동을 만들었다. 공동의 공명 진동수가 광학 길이(optical length)의 함수이기 때문에, 그것은 유효 굴절률의 측정 도구로서 작용한다.To further investigate the effect on refractive index, Fabry-Perot cavities were made by placing a film of similar thickness between two silver mirrors. Since the cavity resonance frequency is a function of the optical length, it acts as a measure of the effective refractive index.

굴절률에 미치는 영향을 추가로 검사하기 위하여, 비슷한 두께의 필름을 두 개의 은 거울 사이에 위치시켜 패브리-페로(Fabry-Perot)공동을 만들었다. 공동의 공명 진동수가 광학 길이(optical length)의 함수이기 때문에, 그것은 유효 굴절률의 측정 도구로서 작용한다.To further investigate the effect on refractive index, Fabry-Perot cavities were made by placing a film of similar thickness between two silver mirrors. Since the cavity resonance frequency is a function of the optical length, it acts as a measure of the effective refractive index.

전구 PPV 폴리양이온(polycation)과 음전하를 갖는 SiO₂나노입자는 혼합될 때 상호작용하여 침전을 만든다. 그러나 이 문제를 극복할 수 있는 농도 조건(MeOH에 비해 낮은 PPV와 SiO₂농도를 갖는)이 선택되어질 수 있고, 약간의 침전은 원심분리에 의해 제거될 수 있다. 그 후, 광학적으로 투명한 윈심 분리액은 거의 빛을 산란시키지 않는 필름을 제조하는데 이용될 수 있었다.Global PPV Polycation and SiO ₂ nanoparticles with negative charge interact when mixed to form a precipitate. Concentration conditions (with low PPV and SiO ₂ concentrations relative to MeOH) to overcome this problem, however, can be selected, and some precipitate can be removed by centrifugation. Thereafter, the optically transparent centrifugal separation liquid could be used to produce a film which hardly scattered light.

광발광(photoluminescence) 측정은 높은 발광 효율이 PPV:TiO₂필름과 대조적으로 PPV:SiO₂필름에서 유지되는 것을 보여주는데, 이것은 TiO₂입자와 달리 SiO₂입자는 PPV의 여기 상태를 소광(quench)시키지 않기 때문이다. 그러므로 PPV:SiO₂필름은 전자 발광 장치의 방출층으로 이용하는 것이 바람직할 것이다. (대안적으로 TiO₂와 같은 소광 나노입자는 표면분리 또는 알킬 사슬이나 SiO₂와 같은 물질의 스패이싱층(spacing layer)을 갖도록 처리될 수 있다). 그러한 장치의 기본 구조는 잘 알려져 있고, 일반적으로 두 개의 전극 사이에 낀 광방출 유기층(예: PPV 필름)을 포함한다. 전극 중 하나(양극)는 음전하 운반체(전자)를 방출하고, 다른 극(음극)은 양전하 운반체(정공)을 방출한다. 전자와 정공은 광자를 생성되는 유기층에서 재결합한다. PCT/WO90/13148에서 광방출 유기 물질은 고분자이다. 미국특허 제 4,539,507호에서 광방출 유기물질은 트리스-(8-히드록시퀴놀리노)알루미늄("Alq3")처럼 작은 분자 물질로 알려진 계열의 것이다. 실제 장치에서, 전극 중 하나는 통상 투명하여 광자가 그 장치를 빠져나가는 것을 허용한다.Light emission (photoluminescence) measurement is high efficiency of light emission of PPV: not quenching (quench) the to show that the maintenance on the SiO ₂ film, which SiO ₂ particles, unlike the TiO ₂ particles of PPV excited state: In contrast to PPV and TiO ₂ film It is not. Therefore, PPV: SiO ₂ film may be preferably used as an emissive layer of an electroluminescent device. (Alternatively, the extinction nanoparticles, such as TiO ₂ , can be treated to have a surface separation or a spacing layer of material such as alkyl chains or SiO ₂ ). The basic structure of such a device is well known and generally includes a light-emitting organic layer (e.g., a PPV film) sandwiched between two electrodes. One of the electrodes (anode) emits a negative charge carrier (electron), and the other pole (cathode) emits a positive charge carrier (hole). Electrons and holes recombine photons in the resulting organic layer. The light emitting organic material in PCT / WO90 / 13148 is a polymer. In U.S. Patent No. 4,539,507, the light emitting organic material is of a family known as tiny- molecular material, such as tris- (8-hydroxyquinolino) aluminum (" Alq3 "). In an actual device, one of the electrodes is usually transparent allowing the photons to exit the device.

굴절률을 변화시키는 이 기술은 다른 물질, 특히 다른 유기물의 매질에 이용되어질 수 있다. 유기물은 고분자, 올리고머 또는 작은 유기물이거나 두 개 이상의 그러한 물질의 혼합물일 수 있다. 상기에 예시한 것과 같이, 결과물의 굴절률은 나노입자의 원료와 그들의 매질에서의 부피 분율을 적당하게 선택함으로써 수정될 수있다. 유효 굴절률은 브러그만 유효 중간 근사(Bruggeman effective medium approximation)에 의해 계산되어질 수 있다. 따라서, 굴절률은 유기 매질과 나노입자의 굴절률, 적재 부피 분율 및 분산 형태에 따라 조절될 수 있다.This technique of changing the refractive index can be used for other materials, especially for other organic materials. The organic material may be a polymer, an oligomer or a small organic material, or a mixture of two or more such materials. As exemplified above, the refractive index of the resulting product can be modified by appropriately selecting the raw materials of the nanoparticles and the volume fraction thereof in the medium. The effective refractive index can be calculated by the Bruggeman effective medium approximation. Therefore, the refractive index can be adjusted according to the refractive index of the organic medium and the nanoparticles, the loading volume fraction and the dispersed form.

유기물의 굴절률을 조절하는 이전의 접근은 두 개 이상의 유기물을 함께 섞어주는 것이었다. 그러나 이 접근의 유효성은 유기물이 매우 비슷한 굴절률을 갖는 경향이 있고, 종종 양립할 수 없어서 대규모의 상 분리를 수반한다는 점 때문에 제한적이었다.The previous approach to controlling the refractive index of organic materials was to mix two or more organic materials together. However, the effectiveness of this approach was limited because organic materials tend to have very similar refractive indices, often incompatible, and involve large-scale phase separation.

실시예 2. 고분자 분산 브래그 반사기(Polymer Distributed Bragg reflector)(고분자 거울)Example 2. Polymer dispersed Bragg reflector (polymer mirror)

분산 브래그 반사기(DBR)은 디자인(design) 파장에서의 반사를 위한 브래그 조건을 만족하도록 제작된 높은 굴절률과 낮은 굴절률 유전체(광투과성 물질)가 규칙적으로 교대하는 적층체로 구성되어 있다. 이것은 유전체 적층체에서 주기성의 광학 경로가 파장의 1/2에 해당할 때 일어나고, 반사도는 DBR 적층체가 다음과 같은 식을 따를 때 추가적으로 최적화된다.The DBR is composed of a laminate in which a high refractive index and a low refractive index dielectric (light transmitting material) are regularly alternated so as to satisfy a Bragg condition for reflection at a design wavelength. This occurs when the optical path of the periodicity in the dielectric stack corresponds to one-half the wavelength, and the reflectivity is further optimized when the DBR laminate follows the equation:

1/2λ = n₁d₁+ n₂d₂ 1/2? = N ₁ d ₁ + n ₂ d ₂

여기서 n₁, n₂은 상대적 굴절률, d₁, d₂는 DBR에서의 해당 성분 필름의 두께, λ는 디자인 파장이다.Where n ₁ and n ₂ are the relative refractive indices, d ₁ and d ₂ are the thickness of the corresponding component film in the DBR, and λ is the design wavelength.

도 14는 PPV 및 그것의 굴절률을 재단하는 TiO₂나노입자의 분산에 의해 개질된 PPV로 형성된 교대층들을 포함하는 고분자 분산 브래그 반사기(고분자 거울)를 보여준다. 고분자 DBR을 제조하기 위해, 표면 장력 조절자로서 70 ppm AOT을 함유하는 0.4 무게/부피% PPV-MeOH 전구 용액(케임브리지 디스플레이 테크놀로지) 및 0.7 무게/부피%(완전한 고체) 전구 PPV:TiO₂:MeOH 용액(전구 PPV 대 TiO₂의 비율이 부게비로 1:1.8인)이 교대로 유리 상에 스핀 코팅되었고, 아르곤 분위기 하에서 180℃에서 1시간 동안 열변환하여 600-700Å의 두께를 갖는 각 물질의 필름을 얻었다. PPV 물질(10)은 높은 굴절률 층을 생성하는 반면에 PPV:TiO₂(11)은 낮은 굴절률 층을 생성하였다.Figure 14 shows a polymer dispersed Bragg reflector (polymeric mirror) comprising alternating layers formed of PPVs modified by dispersion of TiO ₂ nanoparticles that cut PPV and its refractive index. To prepare the polymer DBR, 0.4 weight / volume% PPV-MeOH precursor solution (Cambridge Display Technology) and 0.7 weight / volume% (complete solid) light bulb containing 70 ppm AOT as surface tension modifier PPV: TiO ₂ : MeOH The solution (bulb PPV to TiO _{2 in} a ratio of 1: 1.8) was alternately spin-coated on glass and thermally transformed at 180 ° C for 1 hour under an argon atmosphere to provide a solution of each material having a thickness of 600-700 Å A film was obtained. PPV material 10 produced a high refractive index layer while PPV: TiO ₂ (11) produced a low refractive index layer.

고 및 저 굴절률 층의 각 쌍을 완성하여 반사 스펙트럼을 측정한 후, d₁, d₂를 결정하는 정확한 스핀 조건들을 설정하였다. DBR이 요구되는 n₁d₁+ n₂d₂값을 갖도록 조정하기 위해, 피드백(feedback)을 행하였다.After completing each pair of high and low refractive index layers, the reflection spectra were measured and then the exact spin conditions were determined to determine d ₁ , d ₂ . Feedback was performed to adjust the DBR to have the required n ₁ d ₁ + n ₂ d ₂ values.

스핀 코팅은 유리나 플라스틱 같은 기판 상에 행해질 수 있고, 그것은 전하 주입을 위한 투명한 전도층을 추가로 가질 수 있다.Spin coating can be done on a substrate such as glass or plastic, which can additionally have a transparent conductive layer for charge injection.

660nm(도 15 참조) 및 550nm(도 16 참조)에서 1차 반사 최대값을 갖는 세 쌍 및 여섯 쌍의 고분자 층에 대한 반사 스펙트럼은 고수준의 제어가 성취되었음을 보여준다.Reflective spectra for triplet and six pairs of polymer layers having a first order reflection maximum at 660 nm (see FIG. 15) and 550 nm (see FIG. 16) show that a high level of control has been achieved.

DBR은 콘쥬게이트된 물질로 형성되어 있기 때문에, 반사 이외에도 전기적으로 자극되어 광자를 생성할 수 있다.Since the DBR is formed of a conjugated material, it can be electrically stimulated in addition to reflection to generate photons.

실시예 3. 분리 차단 이형구조(Separate Confinement Heterostructures); 가장자리 방출 광방출 유기 다이오드Example 3. Separate Confinement Heterostructures; Edge emission light emitting organic diode

나노입자를 물질 내에 분산시켜 그 물질의 굴절률을 변화시키는 능력은 포토닉(photonic) 구조의 제조에 있어서 중요한 권능을 부여하는 기술을 제공한다. 그러한 예의 하나는 광학적인 광자 모드를 제한하기 위해, 예를 들면, 도파관 구조 및/또는 분리 차단 이형구조를 제조하기 위해, 굴절률 대비(변화)를 이용하는 포토닉 구조이다(예들 들어, S. M. Sze, "Semiconductor Devices; Physics and Technology," John Wiley & Sons, New York, 1985 참조). 굴절률을 편리하게 변화시키지 못하는 것은 지금까지 광전자 장치 기술분야에서 유기물을 완전하게 이용하는 것에 대한 주요한 장애물이 되어왔다.The ability to disperse nanoparticles in a material to change the refractive index of the material provides a technique that gives critical power in the manufacture of photonic structures. One such example is a photonic structure that utilizes refractive index contrasts to limit the optical photon mode, e.g., to fabricate a waveguide structure and / or isolation blocking heterostructure (e.g., SM Sze, " Physics and Technology, " John Wiley & Sons, New York, 1985). Failing to conveniently change the refractive index has hitherto been a major obstacle to the full utilization of organic materials in the field of optoelectronic devices.

도 17a는 전통적인 표면 방출 LED와 같이 LED 평면에 수직으로 방출하는 것이 아니라 LED의 평면 내에서 방출하는 가장자리 방출 유기 광방출 다이오드(edge-emitting organic light-emitting diode = EEOLED)를 보여준다.17A shows an edge-emitting organic light-emitting diode (EEOLED) that emits in the plane of an LED, rather than emitting perpendicularly to the LED plane as a conventional surface emitting LED.

EEOLED는 스핀 코팅에 의해 도 17a에 나타낸 바와 같은 다층구조를 갖도록 제조된다. 3500Å 두께를 갖는 PPV:TiO₂저굴절률 층(12), 2500Å 두께를 갖는 PPV 고굴절률 도파관 층(wave-guiding layer)(13), 및 1000Å 두께를 갖는 MCP 방출층(emitting layer)(14)이 존재하며, 상기 MCP 방출층(14)은 MCP 층 내에 복수의 얇은 PPV:SiO₂전하 운반 허들층(hurdle layer)(14a)이 매설됨으로써 제작된다. 이들 얇은 PPV:SiO₂층은 인접한 MCP 층들의 굴절률과 거의 대등한 굴절률을 제공하지만, MCP 층에서 주로 일어나는 재결합을 강화하고 지시하는 데 이용될 수 있는 약한 전자 및 정공 전달 허들을 부과한다. 그리하여 장치가 작동하는 동안, 이층에서 엑시톤(exciton)이 생성된다. 이 층에서 방출된 빛은 저 굴절률 층 (12)를 따라 도파되고, 그것은 광자를 가두고, 빛은 고분자 필름의 가장자리(edge)를 따라 방출된다(도 17 참조). 따라서, 엑시톤 및 광자는 장치의 다른 영역에 가두어진다. 이러한 장치에서, 엑시톤이 가두어지는 영역의 물성은 광자가 가두어지는 영역의 그것과 다르게 재단되어질 수 있는데; 콘쥬게이트된 물질의 전하 응답과 광학 응답 성질은 분리되어질 수 있고, 원하는 전자 또는 광학적 구조를 만들기 위하여 개별적으로 수정되거나 설계될 수 있다.EEOLED is prepared by spin coating to have a multi-layer structure as shown in Fig. 17A. A PPV: TiO ₂ low refractive index layer 12 having a thickness of 3500 A, a PPV high refractive index waveguiding layer 13 having a thickness of 2500 A, and an MCP emission layer 14 having a thickness of 1000 A exists, the MCP-emitting layer 14 includes a plurality of thin-PPV in the MCP layer: SiO ₂ is prepared by being embedded in the charge transport layer hurdles (hurdle layer) (14a). These thin PPV: SiO ₂ layers provide refractive indexes approximately equal to the refractive indexes of adjacent MCP layers, but impose weak electron and hole transport hurdles which can be used to enhance and direct recombination, which occurs predominantly in the MCP layer. Thus, during operation of the device, an exciton is generated in this layer. The light emitted from this layer is guided along the low refractive index layer 12, which confines the photons, and the light is emitted along the edge of the polymer film (see FIG. 17). Thus, the excitons and photons are confined to different regions of the device. In such a device, the physical properties of the region in which the exciton is confined may be cut differently than that of the region in which the photon is confined; The charge response and optical response properties of the conjugated material can be separated and can be individually modified or designed to produce the desired electronic or optical structure.

상기 구조의 한가지 장점은 빛이 옆면보다는 가장자리로부터 방출되기 때문에, 이전의 장치들에서와 같이 장치의 전극 중 하나를 광투과성으로 할 필요가 없다는 것이다. 또 다른 장점은 상기 구조가 전기적으로 펌프되는 도파 주입 레이저(wave-guiding electrically-pumped injection) 구조를 형성한다는 것이다.One advantage of this structure is that it does not need to make one of the electrodes of the device optically transmissive, as in previous devices, since the light is emitted from the edge rather than the side. Another advantage is that the structure forms a wave-guided electrically-pumped injection structure that is electrically pumped.

실시예 4 ; 형광 염료 운반체로서의 나노입자Example 4; Nanoparticles as fluorescent dye carriers

나노입자에 기능성 물질을 붙이고 그러한 나노입자를 매질에 분산시킴으로써 매질의 성질들이 조절될 수 있다. 그러한 기술의 예로서, 형광 염료가 나노입자에 부착되어 PPV 매질에 분산된 장치가 기술될 것이다.Properties of the medium can be controlled by attaching a functional material to the nanoparticles and dispersing such nanoparticles in the medium. As an example of such a technique, an apparatus in which fluorescent dyes are attached to nanoparticles and dispersed in a PPV medium will be described.

우선, 상기한 방법으로 제조된 SiO₂나노입자 상에 공지의 적색 레이저 염료 로다민(Rhodamine) 101의 (하위)단층(monolayer)을 흡착시킨다. 이것을 성취하기 위해, 묽은 1 w/v% 로다민 101 에탄올 용액 1ml를 동일한 부피의 1.1 w/v% SiO₂메탄올 용액과 혼합하고, 균질 혼합물을 6-8k MWCO 셀룰로오스 투석튜브(Spectra/Por(상표명))을 통하여 200ml의 HPLC 등급 메탄올로 2회 투석하였다. SiO₂입자의 표면에 결합되지 않은 로다민 101분자는 투석물과 함께 투석되어 제거되지만 결합된 염료분자는 잔류물에 분산된 나노입자의 표면 위에 남겨졌다. 이어서 나노입자의 표면이 실제로 염료 운반체로 이용될 수 있다는 원칙을 설명하기 위해, 잔류물을 자외선-가시광선 스펙트로메트리(도 18 참조)로 분석하였다.First, the (lower) monolayer of a known red laser dye Rhodamine 101 is adsorbed on SiO ₂ nanoparticles prepared by the above-mentioned method. To accomplish this, 1 ml of a dilute 1 w / v% Rhodamine 101 ethanol solution is mixed with an equal volume of 1.1 w / v% SiO ₂ methanol solution and the homogeneous mixture is mixed with 6-8 k MWCO cellulose dialysis tube (Spectra / )) ≪ / RTI > twice with 200 ml of HPLC grade methanol. The rhodamine 101 molecule, which is not bound to the surface of the SiO ₂ particles, is dialyzed away with the dialysate, but the bound dye molecules are left on the surface of the nanoparticles dispersed in the residue. The residue was then analyzed by ultraviolet-visible light spectrometry (see FIG. 18) to illustrate the principle that the surface of the nanoparticles could actually be used as a dye carrier.

그 후, 이러한 방법으로 제조된 나노입자는 실시예 1의 나노입자의 경우와 같이 PPV 층에 형광염료를 분산시키기 위한 용도로 사용될 수 있다. 이 층은 유기 광방출 장치의 활성층을 형성할 수 있는데, 여기서 형광 염료는 PPV로부터의 방출에 의해 활성화되어 다른 진동수를 갖는 빛을 방출할 수 있다. 이것은 삼색 표시 장치의 제조에 있어서 특히 중요할 수 있다.The nanoparticles prepared in this way can then be used for dispersing the fluorescent dyes in the PPV layer as in the case of the nanoparticles of Example 1. This layer can form the active layer of an organic light emitting device wherein the fluorescent dye is activated by emission from the PPV to emit light with a different frequency. This may be particularly important in the production of tricolor display devices.

형광 염료 분자를 사용한 나노입자 표면의 표면 개질의 또 다른 예들은 B. Oregan and M. Gratzel, "A low-cost, high efficiency solar-cell based on dye-sensitised colloidal TiO₂films," Nature 353 (1991) pp. 737-740에 주어져 있다. 상기 표면 개질에 선행하여, 염료 분자 내의 적당한 작용기와 공유 또는 이온 또는 수소 결합을 형성할 수 있는 적당한 화학적 작용기(예" -COOH, -NH₂, -SO₃H, -PO₃H 또는 -NR₃ ⁺)를 수반하는 층으로 나노입자의 표면을 덧씌우기 위해, 규소화제와 같은 적당한 화합물을 사용한 표면 개질이 행해질 수 있다. 이것은 요구되는 작용기를 제조하기 위해 염료 분자 그 자체의 변형을 필요로 할 수도 있다.Other examples of surface modification of nanoparticle surfaces using fluorescent dye molecules are disclosed in B. Oregan and M. Gratzel, " A low-cost, high efficiency solar-cell based on dye-sensitized colloidal TiO ₂ films, ) pp. 737-740. Prior to the surface modification, a suitable chemical functional groups which can form a suitable functional group and the shared or ionic or hydrogen bonds in the dye molecule (such as _{"-COOH, -NH 2, -SO 3} H, -PO 3 H , or -NR ₃ ⁺ ), A surface modification with a suitable compound such as a silicidizing agent may be performed to overlay the surface of the nanoparticles. This may require modification of the dye molecule itself to produce the required functional groups have.

여러 종류의 형광 염료 분자가 광범위의 진동수에 걸친 감작된 방출(sensitized emission)을 제공하기 위하여 이용될 수 있는데, 특히 호스트가 게스트를 활성화시킬 수 있는 광방출 물질인 "게스트-호스트" 활성층(guest-host active layer) 구조에서 "게스트"로서 이용될 때 그러하다. 이 구조에서 매질 "호스트"층(유기물일 수 있음)은 전하를 운반하는 역할을 수행하고 첫 단계 재결합 중심으로 작용하지만, 곧이어 에너지는 게스트"로 전달되고, 게스트는 요구되는 색깔을 방출한다. 매질에서 생성된 최초 여기상태로부터 염료에 생성된 최종 여기상태로의 에너지 전달이 효과적이어야 하는 것이 바람직한데, 이것은 일반적으로 최초("호스트") 여기상태의 방출 스펙트럼이 최종("게스트") 여기상태의 흡수 스펙트럼과 상당히 겹쳐질 것을 요구한다. 게스트가 고도의 광발광 효율을 보여주어야 하고, 에너지 전달의 유효 반경(Forster radius)이 작다면, 즉 약 3-10nm라면 "호스트" 매질 내에서 "게스트" 영역의 밀도가 충분히 높은 것(바람직하게는 10^-17에서 10^-19/cm³)이 바람직하다.Several types of fluorescent dye molecules can be used to provide sensitized emission over a wide frequency range, and in particular, a guest-host " guest-host " active layer, when used as a " guest " in a host active layer structure. In this structure, the medium " host " layer (which may be organic) carries the charge and acts as a first-stage recombination center, but soon energy is transferred to the guest ", and the guest emits the desired color. It is generally desirable that energy transfer from the original excited state generated in the dye to the final excited state generated in the dye be effective, generally because the emission spectrum of the original (" host ") excited state is the final Guest " in the " host " medium if the guest has to exhibit a high level of photoluminescence efficiency and the effective radius of energy transfer (i.e., about 3-10 nm) It is preferable that the density of the region is sufficiently high (preferably 10 ^-17 to 10 ^-19 / cm ³ ).

적합한 염료의 예로는 레이저 염료라고 널리 알려진 계열의 분자(예: 쿠마린(coumarins), 잔센(xanthenes) 및 옥사진(oxazines))가 포함된다.Examples of suitable dyes include molecules of the family commonly known as laser dyes (e.g. coumarins, xanthenes and oxazines).

과거에, 유기물과 같은 매질 내로 염료 분자를 편입시키는 데 있어서 주요한 걸림돌은 보관하는 동안과 특히 운영하는 동안 호스트층 내에서 또는 접촉면에서 염료 분자가 빠르게 분산 및 분리(재결정)됨으로써 방출 효율이 급격하게 떨어진다는 점이었다. 이 문제는 상기한 공정에 의해 염료를 매질 내에서 상대적으로 이동성이 없는 나노입자의 표면에 결합시킴으로써 고정시키는 것에 의해 처리될 수 있다. 1-10nm의 직경을 갖는다 하더라도, 전형적인 유기 호스트를 통한 나노입자의 분산 계수는 염료 분자 자체의 값보다 여러 차수 낮을 것으로 기대될 수 있다.In the past, the major obstacle to incorporating dye molecules into media such as organic matter has been the dramatic drop in the emission efficiency due to the rapid dispersion and separation (recrystallization) of the dye molecules in the host layer and during contact, especially during storage and during operation . This problem can be solved by fixing the dye by binding to the surface of the relatively non-mobile nanoparticles in the medium by the process described above. Even with a diameter of 1-10 nm, the dispersion coefficient of the nanoparticles through a typical organic host can be expected to be several orders of magnitude lower than the value of the dye molecule itself.

실시예 5 ; 고분자 형태 조절제로서의 나노입자Example 5; Nanoparticles as a polymer type regulator

본 실시예는 고분자 매질에 긴밀하게 분산된 나노입자가 고분자의 형태(예를 들면 사슬 배좌(chain conformation))를 변형시킬 수 있다는 것을 증명한다.This example demonstrates that nanoparticles that are tightly dispersed in a polymeric medium can modify the morphology of the polymer (e.g., chain conformation).

PPV:TiO₂(상기한 필름 C와 동일한 조성을 갖는) 및 PPV(제어수단으로서)의 고분자 필름을 제조하여 원자력 마이크로스코피 검사를 하였다. 두 개의 필름 모두 180℃에서 열변환시켰다. 도 19a와 도 19b는 이 검사 결과를 보여준다. 제어 필름의 표면은 필름 두께 방향에서 PPV 사슬의 마이크로-결정화와 관련된 것이라고 믿어지는 많은 수의 나노 척도(nanoscale)의 돌출 영역(약 10-20nm 높이와 20-40nm 넓이)를 보여준다(M. A. Masse, D. C. Martin, E. L. Thomas and F. E. Karasc, "Crystal morphology in pristine and doped films of poly(p-phenylene vinylene)," Journal of Materials Science 25 (1990), pp. 311-320). 대조적으로 나노입자로 만들어진 필름은 같은 길이 척도에서 상대적으로 평평한, 특색이 없는 표면을 보여준다. 이것은 나노입자에 의한, 아마도 입체적인 속박 및 나노입자 표면에 이웃한 계면층에서 사슬 배좌에 꼬임(kink)의 도입에 의한, 마이크로 결정화의 억제때문인 것으로 믿어진다.PPV: TiO ₂ (having the same composition as Film C) and PPV (as control means) were produced and subjected to nuclear microscopy. Both films were thermally converted at 180 < 0 > C. Figs. 19A and 19B show the results of this inspection. The surface of the control film shows a large number of nanoscale protruding regions (about 10-20 nm high and 20-40 nm wide) believed to be related to the micro-crystallization of the PPV chain in the film thickness direction (MA Masse, DC Martin, EL Thomas and FE Karasc, " Crystal morphology in pristine and doped films of poly (p-phenylene vinylene), " Journal of Materials Science 25 (1990), pp. 311-320. In contrast, films made of nanoparticles show relatively flat, featureless surfaces on the same length scale. This is believed to be due to the inhibition of microcrystallization by nanoparticles, possibly by stereoselective constraints, and by the introduction of kinks in the chain bases in the interface layer adjacent to the surface of the nanoparticles.

이러한 믿음에 대한 추가적인 증거는 다양한 PPV:TiO₂부피비를 갖는 일련의필름에 대한 자외선-가시광선 스펙트로메트리에 의해 제공되는데, 이것은 나노입자의 함량이 15% 이상으로 순차 증가할 때 π-π^*전이가 점차적으로 청색 편향됨을 보여준다(도 20 참조).Additional evidence for such a belief is different PPV: UV light for a series of films having TiO ₂ by volume - is provided by Rie visible light spectrophotometer mat, which is π-π ^* transition when the amount of the nanoparticles increases sequentially to more than 15% Is gradually blue-deflected (see Fig. 20).

따라서, 나노입자의 존재는 유효 콘쥬게이션 길이 및/또는 고분자 매질의 결정성과 그에 의한 광학적 굴절률 및 다른 관련된 성질들을 변화시키는 부분적인 고분자 형태의 교란을 유발할 수 있다는 것을 나타낸다.Thus, the presence of nanoparticles indicates that the effective conjugation length and / or the crystallinity of the polymeric medium can cause perturbations of the partially polymeric form which alter the optical refractive index and other related properties thereby.

유기/나노입자 복합물의 특징은 보관하는 동안 또는 조작과정에서 유기물이 재결정하는 것을 방지하는데 이용될 수 있다. 재결정은 바람직하지 않은데, 광학장치를 예로 들어보면, 장치 성능에 대한 악영향과 더불어 전기적 행동, 색채 안정성 및 발광 효율의 변화를 초래할 수 있기 때문이다. 형태를 변화시키는 것은 또한 수송, 결합 에너지(엑시톤의 경우에서처럼) 및 효율과 같은 많은 "내재적" 성질들을 바꿀 수 있다.The characteristics of the organic / nanoparticle composite can be used to prevent organic matter from recrystallizing during storage or during operation. Recrystallization is undesirable because, for example, an optical device can result in a change in electrical behavior, color stability and luminous efficiency, with adverse effects on device performance. Changing the shape can also change many "intrinsic" properties such as transport, bonding energy (as in the case of excitons) and efficiency.

일반적 논점(General Issues)General Issues

상기한 용도 및 다른 용도를 위한 나노입자가 SiO₂또는 TiO₂이외의 물질로부터 제조될 수 있다. 용도에 따라 유의하여야 할 수도 있는 입자의 몇 가지 성질들은 다음과 같다.Nanoparticles for such applications and other applications may be prepared from materials other than SiO ₂ or TiO ₂ . Some properties of the particles that may need to be considered depending on the application are as follows.

1. 투명도(transparency). 이것을 얻기 위하여 입자는 충분히 큰 띠 간격을 갖고 있어야 할 것이다. 예를 들면 나노입자가 방출 고분자의 매질에 분산되어 있고 상기 고분자로부터의 방출이 투과될 수 있을 것이 요구되는 경우, 상기 입자는고분자 물질보다 더 큰 띠 간격을 가져야한다. 한가지 가능성은 투명, 비금속성 무기 입자를 이용하는 것이다. 나노입자 물질의 광학적 띠 간격이 매질 물질의 그것과 같거나 그 이상이어서 흡수 가장자리가 광학 투과창에서 찌그러지지(squeezed) 않는 것이 바람직하다.1. Transparency. To get this, the particles should have a sufficiently large band gap. For example, if nanoparticles are dispersed in the medium of the emitting polymer and it is desired that the emission from the polymer can be transmitted, the particles should have a greater band gap than the polymer material. One possibility is to use transparent, non-metallic inorganic particles. It is preferred that the optical band gap of the nanoparticle material is equal to or greater than that of the media material so that the absorption edge is not squeezed in the optical transmission window.

2. 불용성(예를 들면 물에 대한). 이것은 CRC 핸드북에 자세히 기술된 바와 같이 물에 대한 행동으로부터 첫 번째 근사값(first approximation)으로 부과되어질 수 있다.2. Insoluble (for example water). This can be imposed as the first approximation from behavior on water as detailed in the CRC Handbook.

3. 산 부식에 대한 내성. 이것은 특히 나노입자가 산성 환경에서, 예를 들면, PPV 블렌드에서, 이용되는 경우에 관련된 것이다. 이 성질은 CRC 핸드북에 자세히 설명된 것과 같은 무기산에 대한 행동으로부터 첫 번째 근사값으로 부과되어질 수 있다.3. Resistance to acid corrosion. This is particularly relevant when the nanoparticles are used in an acidic environment, for example, in a PPV blend. This property may be imposed as the first approximation to behavior on inorganic acids as detailed in the CRC Handbook.

4. 비유동성 이온 생성. 양이온이 성능을 다른 식으로 간섭할 경우, Na⁺와 같이 불필요한 이온을 제조과정으로부터 제거하기 위하여 양이온 교환 공정이 이용될 수 있다.4. Non-flowable ion generation. If the cation interferes with performance in other ways, a cation exchange process can be used to remove unwanted ions such as Na ⁺ from the manufacturing process.

5. 크기. 얻어지는 몸체의 균일한 전하 운송 및 고도의 광학적 성질이 필요하다면 바람직한 크기 범위는 약 5-10nm이다. 이보다 지나치게 작은 입자는 그들의 표면 대 부피의 비가 크기 때문에 안정성이 낮아질 수 있으므로 바람직하지 않을 수 있다. 나노입자를 포함하는 몸체의 투명도를 위하여 나노입자의 직경은 일반적으로 관계된 광 파장의 1/2 미만인 것이 바람직하다. 광학 장치의 전형적인 박막과같이 몸체가 작다면 나노입자의 직경이 필름 두께의 반 보다 작은 것이 바람직한데, 필름 두께의 1/5 또는 1/10 미만인 것이 가장 좋다. 균일한 (통계적인) 분포를 위하여 나노입자의 크기는 관계된 크기(파장 또는 필름 두께)의 1/5 (1/10) 이어야 한다.5. Size. The desired size range is about 5-10 nm if uniform charge transport and high optical properties of the resulting body are required. Smaller particles than this may be undesirable because their surface-to-volume ratio is large and their stability may be low. For transparency of the body comprising the nanoparticles, the diameter of the nanoparticles is generally less than one-half the wavelength of the light involved. If the body is small, such as a typical thin film of an optical device, it is preferable that the diameter of the nanoparticles be smaller than half of the film thickness. For a uniform (statistical) distribution, the size of the nanoparticles should be 1/5 (1/10) of the relevant size (wavelength or film thickness).

6. 분산. 나노입자의 분산을 향상시키고 응집을 줄이기 위해, 계면활성제 코팅이 나노입자의 표면에 공급될 수 있다. 상당히 적합한 계면활성제의 한가지 예는 나트륨 데커세이트(AOT)이다. 이것은 2-에틸헥실옥시 에스테르 측쇄 형태의 짧은 소수성 꼬리를 갖는 이온성 계면활성제이며, MEH-PPV 및 MeOH와 CHCl₃와 같은 다양한 극성 캐스팅 용매(casting solvent)와 병존할 수 있고, 따라서 분산될 수 있을 것으로 기대된다.6. Dispersion. To improve the dispersion of nanoparticles and reduce aggregation, a surfactant coating can be applied to the surface of the nanoparticles. One example of a highly suitable surfactant is sodium deacetate (AOT). It is an ionic surfactant with a short hydrophobic tail in the form of a 2-ethylhexyloxy ester side chain and can coexist with a variety of polar casting solvents such as MEH-PPV and MeOH and CHCl ₃ , It is expected to be.

7. 적합한 굴절률7. Appropriate refractive index

8. 매질 물질과 균일한 혼합물로서 가공할 수 있는 물질, 예를 들면 요구되는 방출 고분자8. Materials that can be processed as a homogeneous mixture with the media material, such as the required release polymer

나노입자는 입자의 분산층을 형성시키고, 상기 층의 상부에 분자를 승화시킴에 의해 승화된 분자 물질과 "혼합될" 수 있다. 이러한 방법으로, 분자들(올리고머 등)은 입자에 의해 만들어진 틈에 채워질 수 있다. 첫 번째 층의 생성은 스핀 코팅 또는 자기 조립을 통하여 될 수 있다. 이 기술은 또한, 무기물이 CVD(chemical vapour deposition) 또는 MBE 공정 또는 어떤 변형 또는 이들의 조합으로 증착되는 것과 같이, 높은 온도에서 증발에 의해 증착될 수 있는 물질과 나노입자가 혼합되는 것을 가능하게 할 것이다.The nanoparticles can be " mixed " with the sublimed molecular material by forming a dispersed layer of the particles and sublimating molecules on top of the layer. In this way, molecules (oligomers, etc.) can be filled in the gaps created by the particles. The creation of the first layer may be through spin coating or self-assembly. This technique also allows nanoparticles to be mixed with materials that can be deposited by evaporation at elevated temperatures, such as where the inorganic material is deposited by a CVD (chemical vapor deposition) or MBE process or some modification or combination thereof will be.

본 발명은, 그것이 아래에 제시될 청구된 발명과 관련이 있는가 여부와 무관하게, 본 명세서에 암시적으로 또는 명시적으로 개시된 어떠한 특징 또는 특징들의 결합 또는 어떠한 일반화도 포함할 수 있다. 상기한 상세한 설명을 참조해볼 때, 본 발명의 범위 내에서 다양한 변형이 가해질 수 있다는 것이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 숙련된 자에게 명백할 것이다.The present invention may include any feature or combination of features or any generalization implicitly or explicitly described herein, whether or not it relates to the claimed invention as presented below. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications may be made thereto without departing from the scope of the present invention.

Claims (37)

나노입자와 다른 물질의 혼합물로부터 사용을 위한 나노입자를 제조하는 방법으로서, 상기 방법이 상기 나노 입자를 용해시킬 수 있는 용매를 사용하여 상기 혼합물을 세척하여 상기 다른 물질을 제거하고, 나노입자가 상기 용매에 용해되어 있는 용액을 형성시키는 것을 포함하는 방법.A method of making nanoparticles for use from a mixture of nanoparticles and other materials, said method comprising washing said mixture with a solvent capable of dissolving said nanoparticles to remove said other material, To form a solution that is dissolved in a solvent. 제1항에 있어서, 상기 방법이 상기 용매와 상기 다른 물질의 혼합물로부터 나노입자의 첫 번째 분율을 분리하는 것을 포함하는 방법.The method of claim 1, wherein said method comprises separating a first fraction of nanoparticles from a mixture of said solvent and said other material. 제2항에 있어서, 상기 분리가 여과에 의해 행해지는 방법.The method according to claim 2, wherein the separation is performed by filtration. 제2항에 있어서, 상기 분리가 투석에 의해 행해지는 방법.The method according to claim 2, wherein the separation is performed by dialysis. 제2항에 있어서, 상기 분리가 원심분리에 의해 행해지는 방법.The method according to claim 2, wherein the separation is performed by centrifugation. 제2항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 분리 단계에서 상기 나노 입자의 첫 번째 분율이 나노입자의 다른 분율로부터 분리되는 방법.6. The method according to any one of claims 2 to 5, wherein the first fraction of the nanoparticles in the separation step is separated from the other fraction of the nanoparticles. 제6항에 있어서, 상기 다른 분율의 나노입자가 첫 번째 분율의 나노입자에비하여 상대적으로 작은 방법.7. The method of claim 6 wherein the different fraction of nanoparticles is relatively small compared to the first fraction of nanoparticles. 전술한 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 다른 물질이 나노입자의 생성과정에서의 부산물인 방법.The method according to any one of the preceding claims, wherein said another substance is a by-product in the production of nanoparticles. 전술한 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 다른 물질이 계면활성제를 포함하는 방법.The method according to any one of the preceding claims, wherein the other substance comprises a surfactant. 전술한 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 용매가 유기용매인 방법.The method according to any one of the preceding claims, wherein the solvent is an organic solvent. 전술한 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 용매가 알코올인 방법.A process according to any one of the preceding claims, wherein the solvent is an alcohol. 전술한 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 다른 물질이 용매에 용해될 수 있는 방법.The method according to any one of the preceding claims, wherein the other substance can be dissolved in a solvent. 전술한 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 용매가 나노 입자보다 다른 물질을 우선적으로 용해시키는 용매인 방법.The method according to any one of the preceding claims, wherein the solvent is a solvent that preferentially dissolves a substance other than the nanoparticles. 전술한 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 용매가 극성 용매인 방법.A process according to any one of the preceding claims, wherein the solvent is a polar solvent. 전술한 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 나노입자가 통상 50nm 미만의 직경을 갖는 방법.The method of any one of the preceding claims, wherein the nanoparticles have a diameter of typically less than 50 nm. 전술한 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 용매가 비응집된 상태로 용해된 나노입자를 유지시킬 수 있는 방법.A method according to any one of the preceding claims, wherein the solvent is capable of retaining dissolved nanoparticles in a non-agglomerated state. 전술한 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방법이 표면 개질제를 나노입자 용액에 가하는 단계를 포함하는 방법.A method according to any one of the preceding claims, wherein the method comprises applying a surface modifying agent to the nanoparticle solution. 전술한 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 표면 개질제가 염료인 방법.The method according to any one of the preceding claims, wherein the surface modifier is a dye. 전술한 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 나노입자가 광투과성인 방법.A method according to any one of the preceding claims, wherein the nanoparticles are light transmissive. 전술한 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 나노입자가 비전도성인 방법.A method according to any one of the preceding claims, wherein the nanoparticles are non-conductive. 전술한 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방법이 나노입자 용액을 고분자 전구체에 가하는 것을 포함하는 방법.A method according to any one of the preceding claims, wherein the method comprises adding a nanoparticle solution to a polymer precursor. 제21항에 있어서, 상기 방법이 고분자 전구체를 변환시켜 실질적으로 균일한 나노입자의 분산을 포함하는 고분자 몸체를 형성시키는 것을 포함하는 방법.22. The method of claim 21, wherein the method comprises converting the polymer precursor to form a polymer body comprising a dispersion of substantially uniform nanoparticles. 제21항 또는 제22항에 있어서, 상기 고분자를 처리하여 상기 용매에 용해되지 않도록 하는 것을 포함하는 방법.23. The method of claim 21 or 22, comprising treating the polymer so that it is not soluble in the solvent. 제1항 내지 제20항 중 어느 한 항에 따른 방법에 의해 생성된 나노입자 용액.20. Nanoparticle solution produced by the process according to any one of claims 1 to 20. 제21항에 따른 방법에 의해 생성된 나노입자를 포함하는 고분자 전구 물질.A polymer precursor comprising nanoparticles produced by the method of claim 21. 제1항 내지 제20항 중 어느 한 항에 따른 방법에 의해 생성된 실질적으로 균일한 나노입자의 분산을 포함하는 고분자 물질.20. A polymeric material comprising a dispersion of substantially uniform nanoparticles produced by a process according to any one of the preceding claims. 제22항 또는 제23항에 따른 방법에 의하여 생성된 실질적으로 균일한 나노입자의 분산을 포함하는 고분자 물질.23. A polymeric material comprising a dispersion of substantially uniform nanoparticles produced by the method of claims 22 or 23. 실질적으로 균일한 나노입자의 분산을 함유하는 유기물.An organic matter containing a dispersion of substantially uniform nanoparticles. 제28항에 있어서, 상기 유기물이 반도체 물질인 유기물.29. The organic material according to claim 28, wherein the organic material is a semiconductor material. 제26항 내지 제29항 중 어느 한 항에 있어서, 나노입자의 존재가 유기물의물성 중 하나 이상의 물성에 영향을 주는 유기물.30. Organic material according to any one of claims 26 to 29, wherein the presence of nanoparticles affects one or more of the physical properties of the organic material. 제30항에 있어서, 상기 물성이 광학적 및/또는 전기적 성질인 유기물.31. The organic material according to claim 30, wherein the physical properties are optical and / or electrical properties. 제 31 항에 있어서, 상기 물성이 굴절률인 유기물.32. The organic material according to claim 31, wherein the physical property is a refractive index. 제26항 내지 제32항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 나노입자가 표면 코팅을 갖는 유기물.33. The organic material according to any one of claims 26 to 32, wherein the nanoparticles have a surface coating. 제33항에 있어서, 상기 표면 코팅이 유기물의 광학적 및/또는 전기적 성질 중 하나 이상 및/또는 나노입자와 유기물의 상호작용에 영향을 주는 물질로 형성된 유기물.34. The organic material of claim 33, wherein the surface coating is formed of a material that affects one or more of the optical and / or electrical properties of the organic material and / or the interaction of the nanoparticle and the organic material. 유기물에 실질적으로 균일한 나노입자의 분산을 생성시키는 것을 포함하는, 유기물의 성질 중 하나 이상을 재단하는 방법.A method of cutting one or more of the properties of an organic material, the method comprising generating a dispersion of substantially uniform nanoparticles in the organic material. 첨부된 도면에 기술된 것과 실질적으로 같은 나노입자의 용액을 형성시키는 방법.A method of forming a solution of nanoparticles substantially identical to those described in the accompanying drawings. 명세서에 기술한 것과 실질적으로 같은 실질적으로 균일한 나노입자의 분산을 포함하는 유기물.An organic matter comprising a dispersion of substantially uniform nanoparticles substantially as described in the specification.