KR20090101114A - Method for dispersing nanostructures and method for adsorbing nanostructures on the surface of solid using the dispersed nanostructures - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A method for improving dispersibility of a nanostructure and a method for selectively adsorbing the dispersed nanostructure on a solid are provided to arrange nanostructures with improved dispersibility at the desired area of a solid and to adsorb them on the area. CONSTITUTION: A method for selectively adsorbing a nanostructure on a solid comprises the following steps of: adsorbing a functional molecule on the surface of a nanostructure; and dispersing the nanostructure with the functional molecule adsorbed thereon in a solvent and obtaining a nanostructure-containing solution. If the functional molecule is a hydrophilic molecule, the solvent is a hydrophilic solvent. If the functional molecule is a hydrophobic molecule, the solvent is a hydrophobic solvent.

Description

나노구조의 분산방법 및 분산된 나노구조를 이용하여 나노구조를 고체 표면에 선택적으로 흡착시키는 방법{METHOD FOR DISPERSING NANOSTRUCTURES AND METHOD FOR ADSORBING NANOSTRUCTURES ON THE SURFACE OF SOLID USING THE DISPERSED NANOSTRUCTURES}METHODS FOR DISPERSING NANOSTRUCTURES AND METHOD FOR ADSORBING NANOSTRUCTURES ON THE SURFACE OF SOLID USING THE DISPERSED NANOSTRUCTURES}

본 발명은 나노구조를 용매에 분산시키는 방법 및 이에 의하여 분산된 나노구조를 고체 표면에 선택적으로 흡착시키는 방법에 관한 것으로, 특히 나노구조 표면에 기능성 분자를 결합시킴으로써 용매에 대한 분산성을 향상시키고, 이와 같이 분산된 나노구조를 고체 표면의 원하는 위치에 특정 방향성을 갖도록 선택적으로 흡착시키는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of dispersing a nanostructure in a solvent and to a method of selectively adsorbing the dispersed nanostructure on a solid surface, in particular to improve the dispersibility to the solvent by binding functional molecules to the nanostructure surface, The present invention relates to a method for selectively adsorbing such dispersed nanostructures to have a specific orientation at a desired position on a solid surface.

최근 광범위한 응용분야에서 나노기술에 대한 연구가 급속히 진행됨에 따라, 기존의 반도체 소자에 비하여 현저하게 향상된 성능을 갖는 나노선 또는 나노튜브 등의 나노구조를 이용한 소자 개발도 다각도로 진행되고 있다.Recently, as research on nanotechnology is rapidly progressed in a wide range of applications, device development using nanostructures such as nanowires or nanotubes having remarkably improved performance compared to conventional semiconductor devices has been progressed at various angles.

가장 일반적으로 이루어지고 있는 나노선 등의 나노구조 제조방법에 따르면, 나노구조는 용액 중에서 또는 분말 형태로 합성이 이루어진다. 따라서, 이와 같이 합성된 나노구조를 이용하여 소자를 제작하기 위해서는, 나노구조를 고체 표면의 특정 위치에 흡착시키고 원하는 방향성을 갖도록 정렬시킬 필요가 있다. 실제 나노구조를 이용한 소자 개발이 상용화에 이르기 위해서는 무엇보다도 나노구조를 흡착 및 정렬시키는 것이 중요하다.According to the nanostructure manufacturing method such as the most common nanowires, the nanostructures are synthesized in solution or in powder form. Therefore, in order to fabricate a device using the nanostructures thus synthesized, it is necessary to adsorb the nanostructures to a specific position on the solid surface and align them to have a desired orientation. In order for device development using nanostructures to be commercialized, it is important to adsorb and align nanostructures above all.

이와 같은 나노구조의 흡착 및 정렬 기술로는 하기 방법들이 알려져 있다.As the adsorption and alignment technology of such nanostructures, the following methods are known.

플로우 셀 방법(US 2003/00899)은 나노선을 고체 표면의 특정 위치에 흡착시킨 후, 그 방향을 조절하기 위하여 유체를 흘려줌으로써 나노선이 그 흐름 방향으로 정렬되도록 유도하는 방식이다. 이 방법에 따르면, 대면적 상에 많은 나노선을 모두 같은 방향으로 정렬할 수 있으나, 국소 영역에서 나노선을 원하는 방향성을 갖도록 조절하는 것은 매우 어려운 문제점이 있다.The flow cell method (US 2003/00899) is a method of adsorbing a nanowire at a specific position on a solid surface and then inducing a nanowire to be aligned in the flow direction by flowing a fluid to control the direction. According to this method, many nanowires can all be aligned in the same direction on a large area, but it is very difficult to control the nanowires to have a desired orientation in a local area.

한편, 링커 분자를 이용하여 탄소 나노튜브를 고체 표면에 정렬하는 방식(Nature 425, 36 (2003) 참조)은 고체 표면에 두 종류의 서로 다른 분자막을 패터닝하고, 각 분자막 표면에서의 나노튜브의 흡착정도의 차이를 이용하여, 나노튜브를 특정 위치에 흡착시키는 방법이다. 이 방법의 경우, 나노튜브가 분자막에 흡착되므로, 분자막 패턴의 방향으로 정렬되어, 전술한 플로우 셀 방법과는 달리 국소적으로 나노선의 방향 및 위치를 원하는 대로 조절할 수 있다. 그러나 링커 분자로서 화학적 관능기를 가진 분자를 이용하여 나노선을 흡착시키기 때문에 나노선이나 샘플을 오염시킬 수 있는 문제점이 있다.On the other hand, the method of aligning carbon nanotubes to a solid surface using a linker molecule (see Nature 425, 36 (2003)) patterns two different molecular membranes on a solid surface and nanotubes on each molecular membrane surface. By using the difference in the degree of adsorption of the nanotubes to adsorb the specific position. In this method, since the nanotubes are adsorbed on the molecular membrane, they are aligned in the direction of the molecular membrane pattern, so that the direction and position of the nanowires can be locally adjusted as desired, unlike the flow cell method described above. However, there is a problem in that the nanowires may be contaminated because the nanowires are adsorbed using molecules having chemical functional groups as linker molecules.

이러한 문제점을 해결하기 위한 방법으로 제안된 것이 반흡착성 분자막 패턴 을 이용하여 나노선을 위치 및 정렬시키는 방법이다. 상기 방법은 모든 고체 표면이 갖는 자연적인 흡착력을 이용하는 것으로, 구체적으로 살펴보면, 고체 표면 위의 나노선이 흡착될 자리를 제외한 영역을 나노선의 흡착도가 매우 낮은 반흡착성 분자막으로 패터닝을 한 후, 패터닝된 표면을 갖는 샘플을 나노선 함유 용액에 넣으면, 나노선이 반흡착성 분자막으로 덮이지 않은 표면에 흡착이 되어 패턴 모양대로 정렬되는 것이다.As a method for solving this problem, a method of locating and aligning nanowires using a semi-adsorbent molecular film pattern is suggested. The method utilizes the natural adsorption force of all solid surfaces, and in detail, after patterning the semi-adsorbent molecular membrane with very low adsorption of nanowires, except for the sites where nanowires are adsorbed on the solid surface, When a sample having a patterned surface is placed in a nanowire-containing solution, the nanowires are adsorbed onto a surface not covered with a semi-adsorbable molecular film, and are aligned in a pattern shape.

그러나 상기 방법에 의하더라도 나노선 등의 나노구조가 일반적으로 용매에 잘 분산되지 않으므로 고체 표면에 흡착시키기가 용이하지 않을 뿐 아니라, 나노튜브, 나노선, 나노입자 등의 다양한 종류의 나노구조를 동시에 이용하여 소자를 제작할 수 없으며, 단순 접합이 아닌 복잡한 구조 제작은 불가능한 문제점이 있다.However, even with the above method, since nanostructures such as nanowires are generally not well dispersed in a solvent, they are not easily adsorbed on a solid surface, and various kinds of nanostructures such as nanotubes, nanowires, and nanoparticles can be simultaneously used. There is a problem in that it is impossible to manufacture a device by using a device, and a complex structure may not be manufactured except a simple junction.

본 발명은 상기와 같은 과제를 해결하고자 하는 것으로, 나노구조의 분산방법 및 이에 의하여 분산성이 향상된 나노구조를 고체 표면의 원하는 위치에 특정한 방향성을 갖도록 흡착 및 정렬시켜 소자 제조에 이용될 수 있도록 하는 나노구조의 선택적 흡착방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention is to solve the above problems, the method of dispersing nanostructures and thereby the nanostructures with improved dispersibility by adsorption and alignment so as to have a specific orientation at a desired position on the solid surface to be used in the device manufacturing An object of the present invention is to provide a selective adsorption method of nanostructures.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 나노구조의 분산방법은 ⅰ) 나노구조 표면에 기능성 분자를 흡착시키는 단계; 및 ⅱ) 상기 기능성 분자가 흡착된 나노구조를 용매에 분산시켜 나노구조 함유 용액을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.Dispersion method of a nanostructure according to an embodiment of the present invention for solving the above problems is iii) adsorbing functional molecules on the surface of the nanostructure; And ii) dispersing the nanostructure to which the functional molecules are adsorbed in a solvent to form a nanostructure-containing solution.

또한, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 나노구조의 선택적 흡착방법은 ⅰ) 나노구조 표면에 기능성 분자를 흡착시키는 단계; ⅱ) 상기 기능성 분자가 흡착된 나노구조를 용매에 분산시켜 나노구조 함유 용액을 형성하는 단계; ⅲ) 상기 나노구조를 흡착시키고자 하는 고체 표면에, 상기 나노구조에 대한 접촉 에너지가 상기 고체 표면보다 높은 패터닝용 분자막을 소정 형태로 패터닝하는 단계; 및 ⅳ) 상기 패터닝된 고체를 상기 나노구조 함유 용액에 침지시켜, 상기 나노구조가 상기 패터닝용 분자막이 형성되지 않은 고체 표면에 선택적으로 흡착되어 정렬되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the selective adsorption method of the nanostructures according to another embodiment of the present invention is iii) adsorbing functional molecules on the surface of the nanostructures; Ii) dispersing the nanostructure to which the functional molecules are adsorbed in a solvent to form a nanostructure-containing solution; Iii) patterning, in a predetermined form, a patterned molecular film on the solid surface to which the nanostructure is to be adsorbed, the contact energy of the nanostructure being higher than the solid surface; And iii) immersing the patterned solid in the nanostructure-containing solution such that the nanostructures are selectively adsorbed and aligned on a solid surface on which the patterning molecular film is not formed.

또한, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 나노구조의 선택적 흡착방법은 ⅰ) 나노구조 표면에 기능성 분자를 흡착시키는 단계; ⅱ) 상기 기능성 분자가 흡착된 나노구조를 용매에 분산시켜 나노구조 함유 용액을 형성하는 단계; ⅲ) 상기 나노구조를 흡착시키고자 하는 고체 표면에, 상기 나노구조에 대한 접촉 에너지가 상기 고체 표면보다 높은 패터닝용 분자막을 소정 형태로 패터닝하는 단계; 및 ⅳ) 상기 패터닝된 고체 표면에 상기 나노구조 함유 용액을 적하한 후, 용매를 증발시켜, 상기 나노구조가 상기 패터닝용 분자막이 형성되지 않은 고체 표면에 선택적으로 흡착되어 정렬되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the selective adsorption method of the nanostructures according to another embodiment of the present invention is iii) adsorbing functional molecules on the surface of the nanostructures; Ii) dispersing the nanostructure to which the functional molecules are adsorbed in a solvent to form a nanostructure-containing solution; Iii) patterning, in a predetermined form, a patterned molecular film on the solid surface to which the nanostructure is to be adsorbed, the contact energy of the nanostructure being higher than the solid surface; And iii) dropping the nanostructure-containing solution onto the patterned solid surface, and then evaporating the solvent so that the nanostructures are selectively adsorbed and aligned on the solid surface on which the molecular film for patterning is not formed. It is characterized by.

본 발명에 따르면, 나노구조를 기능성 분자를 나노구조에 흡착시킴으로써 나노구조의 용매에 대한 분산성을 향상시킬 수 있다. 나아가, 나노구조가 분산될 용매에 따라 나노구조에 흡착되는 기능성 분자로서 소수성 또는 친수성 기능성 분자를 적절히 선택함으로써 다양한 용매에 나노구조를 효율적으로 분산시킬 수 있다.According to the present invention, the dispersibility of the nanostructures in the solvent can be improved by adsorbing the nanostructures to the nanostructures. Furthermore, by appropriately selecting hydrophobic or hydrophilic functional molecules as functional molecules that are adsorbed to the nanostructures according to the solvents to which the nanostructures are dispersed, the nanostructures can be efficiently dispersed in various solvents.

또한, 이와 같이 분산성이 향상된 나노구조 용액을 이용하여 더욱 효과적으로 나노구조를 고체 표면의 원하는 위치에 특정 방향성을 갖도록 선택적으로 흡착 및 정렬시킬 수 있다.In addition, using the nanostructure solution with improved dispersibility, the nanostructure can be selectively adsorbed and aligned to have a specific orientation at a desired position on the solid surface.

또한, 본 발명의 방법에 따르면 나노튜브, 나노선, 나노입자와 같이 다양한 형태의 나노구조를 동시에 이용하여 소자를 제조할 수 있으며, 단순 접합이 아닌 복잡한 구조의 제조가 가능하여 나노구조를 이용한 소자의 상용화에 적용될 수 있 다.In addition, according to the method of the present invention, the device can be manufactured using various nanostructures simultaneously, such as nanotubes, nanowires, and nanoparticles. It can be applied to commercialization of.

이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 설명하기로 한다.Hereinafter, the most preferred embodiments of the present invention will be described in detail so that those skilled in the art can easily implement the technical idea of the present invention.

본 발명의 일 실시예에 따른 나노구조의 분산방법은 나노구조를 분산시키고자 하는 용매의 특성에 따라 적절한 기능성 분자를 나노구조 표면에 흡착시킴으로써 나노구조를 용매에 효과적으로 분산시킬 수 있는 것을 특징으로 한다.Dispersion method of nanostructures according to an embodiment of the present invention is characterized in that the nanostructures can be effectively dispersed in the solvent by adsorbing the appropriate functional molecules on the surface of the nanostructure according to the characteristics of the solvent to disperse the nanostructures. .

본 발명에 있어서, 나노구조는 나노선(nanowire), 나노입자(nanoparticle), 나노튜브(nanotube), 또는 그 혼합물로부터 선택될 수 있다.In the present invention, the nanostructure may be selected from nanowires, nanoparticles, nanotubes, or mixtures thereof.

공지된 방법에 따라 성장시킨 나노구조는 우선 세척 과정을 거침으로써 추후 산화물 표면 등에 흡착시키는 경우 흡착 효율을 향상시킬 수 있다. 나노구조의 세척은 나노구조가 성장된 기판을 피라나 세척(piranha cleaning(황산:과산화수소 = 3:1)) 처리하거나 또는 플라즈마 클리너 등의 장비를 이용하여 플라즈마 세척(plasma cleaning) 처리를 함으로써 이루어질 수 있다.Nanostructures grown in accordance with known methods may first undergo a washing process to improve the adsorption efficiency when adsorbed onto an oxide surface and the like. Nanostructure cleaning can be achieved by piranha cleaning (sulfuric acid: hydrogen peroxide = 3: 1) on the substrate on which the nanostructure is grown, or by plasma cleaning using equipment such as a plasma cleaner. have.

본 발명에 이용될 수 있는 기능성 분자는 나노구조를 분산시키고자 하는 용매에 따라 선택할 수 있으며, 예를 들어 친수성 용매인 경우 기능성 분자는 친수성 분자가 바람직하며, 소수성 용매인 경우 기능성 분자는 소수성 분자가 바람직하다.Functional molecules that can be used in the present invention may be selected according to the solvent to disperse the nanostructure, for example, in the case of hydrophilic solvent, the functional molecule is preferably a hydrophilic molecule, in the case of hydrophobic solvent, the functional molecule is a hydrophobic molecule desirable.

친수성 분자로서는 NH3, COOH를 갖는 분자와 같이 충분한 표면 전하를 갖는 분자를 이용할 수 있다.As the hydrophilic molecule, a molecule having sufficient surface charge can be used, such as a molecule having NH 3 , COOH.

이용가능한 친수성 분자의 구체적인 예로는, 아미노프로필트리에톡시실란(aminopropyltriethoxysilane(APTES)), (3-메르캅토프로필)트리에톡시실란((3-mercaptopropyl)-triethoxysilane(MPTMS)), 16-메르캅토헥사데칸산(16-mercaptohexadecanoic acid(MHA)), 시스타민(cystamine) 및 그 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 분자를 들 수 있다.Specific examples of hydrophilic molecules available include aminopropyltriethoxysilane (APTES), (3-mercaptopropyl) triethoxysilane ((3-mercaptopropyl) -triethoxysilane (MPTMS)), 16-mercapto And molecules selected from the group consisting of hexadecanoic acid (16-mercaptohexadecanoic acid (MHA)), cystamine, and mixtures thereof.

이외에도, R-SH, RSSR'(다이설파이드), RSR'(설파이드), RSO2H, R3P, RNC, RSiCl3, RSi(OR')3, (RCOO)2(neat), RCH=CH2, RLi, RMgX, RCOOH, RCONHOH, RPO3H2(여기서, R은 치환기를 의미함)로 표현되는 화합물 중 상기 치환기 R이 NH3 또는 COOH을 포함하는 분자, 또는 R이 DNA 또는 단백질을 포함하는 분자를 상기 친수성 분자의 예로 들 수 있다.In addition, R-SH, RSSR '(disulfide), RSR' (sulphide), RSO 2 H, R 3 P, RNC, RSiCl 3 , RSi (OR ') 3 , (RCOO) 2 (neat), RCH = CH 2 , RLi, RMgX, Among the compounds represented by RCOOH, RCONHOH, RPO 3 H 2 (where R means a substituent), the substituent R is a molecule containing NH 3 or COOH, or a molecule wherein R comprises a DNA or a protein is the hydrophilic molecule. For example.

이용가능한 소수성 분자의 구체적인 예로는 옥타데실트리클로로실란(octadecyltrichlorosilane(OTS)), 옥타데실트리메톡시실란(octadecyltrimethoxysilane(OTMS)), 옥타데실트리에톡시실란(octadecyltriethoxysilane(OTE)), 옥타데칸싸이올(octadecanethiol(ODT)) 및 그 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 분자를 들 수 있다.Specific examples of available hydrophobic molecules include octadecyltrichlorosilane (OTS), octadecyltrimethoxysilane (OTMS), octadecyltriethoxysilane (OTE), octadecanethiol and molecules selected from the group consisting of (octadecanethiol (ODT)) and mixtures thereof.

이외에도, R-SH, Ar-SH, RSSR'(다이설파이드), RSR'(설파이드), RSO2H, R3P, RNC, RSiCl3, RSi(OR')3, (RCOO)2(neat), RCH=CH2, RLi, RMgX, RCOOH, RCONHOH, RPO3H2(여기서, R 및 Ar은 치환기를 의미함)로 표현되는 화합물 중에서 전술한 친수성 분자로 이용될 수 있는 화합물을 제외한 화합물로서 소수성을 나타내는 분자, 예를 들어 포화 지방족 탄화수소 또는 방향족 분자를 이용할 수 있다. 구체적 예로는, C12H25SH, C6H5SH, n-헥사데칸싸이올, n-도코산싸이올, C10H21SH, C8H17SH, C6H13SH, (C22H45)2S2 (C19H39)2S2, [CH3(CH2)15S]2, [CH3(CH2)9]2S, C6H5-SO2H, (C6H11)3P, (C5H6)Fe(C5H5)-(CH2)12-NC, C10H21SiCl3, C12H25SiCl3, C16H33SiCl3, C12H25SiCl3, CH2=CHCH2SiCl3, [CH3(CH2)10COO]2, [CH3(CH2)16COO]2, CH3(CH2)15CH=CH2, CH3(CH2)8CH=CH2, C4H9Li, C18H37Li, C4H9MgX(X=Br or Cl), C12H25MgX(X=Br or Cl), C15H31COOH, H2C=CH(CH2)19COOH 등을 들 수 있다.In addition, R-SH, Ar-SH, RSSR '(disulfide), RSR' (sulphide), RSO 2 H, R 3 P, RNC, RSiCl 3 , RSi (OR ') 3 , (RCOO) 2 (neat) , Hydrophobic as a compound except for compounds which may be used as the hydrophilic molecules described above among the compounds represented by RCH = CH 2 , RLi, RMgX, RCOOH, RCONHOH, RPO 3 H 2 , where R and Ar mean substituents Molecules, for example, saturated aliphatic hydrocarbons or aromatic molecules can be used. Specific examples include C 12 H 25 SH, C 6 H 5 SH, n-hexadecanethiol, n-docosanthiol, C 10 H 21 SH, C 8 H 17 SH, C 6 H 13 SH, (C 22 H 45 ) 2 S 2 (C 19 H 39 ) 2 S 2, [CH 3 (CH 2 ) 15 S] 2 , [CH 3 (CH 2 ) 9 ] 2 S, C 6 H 5 -SO 2 H, (C 6 H 11 ) 3 P, (C 5 H 6 ) Fe (C 5 H 5 )-(CH 2 ) 12- NC, C 10 H 21 SiCl 3 , C 12 H 25 SiCl 3, C 16 H 33 SiCl 3 , C 12 H 25 SiCl 3 , CH 2 = CHCH 2 SiCl 3 , [CH 3 (CH 2 ) 10 COO] 2 , [CH 3 (CH 2 ) 16 COO] 2 , CH 3 (CH 2 ) 15 CH = CH 2 , CH 3 (CH 2 ) 8 CH = CH 2 , C 4 H 9 Li, C 18 H 37 Li, C 4 H 9 MgX (X = Br or Cl), C 12 H 25 MgX (X = Br or Cl), C 15 H 31 COOH, H 2 C═CH (CH 2 ) 19 COOH and the like.

나노구조에 기능성 분자를 흡착시키는 것은 나노구조를 기능성 분자 함유 용액에 침지시키거나, 또는 나노구조를 기능성 분자 함유 기체에 노출시킴으로써 이루어질 수 있다.Adsorption of functional molecules to the nanostructures can be accomplished by immersing the nanostructures in a solution containing the functional molecules or exposing the nanostructures to a functional molecule containing gas.

이와 같은 기능성 분자 함유 용액에의 침지 또는 기능성 분자 함유 기체에의 노출 시간은 기능성 분자에 따라 적절하게 선택할 수 있다. 예를 들어, 상기 시간은 바람직하게는 1초 내지 10일, 더욱 바람직하게는 1분 내지 24시간, 더욱 더 바람직하게는 10분 내지 10시간, 특히 바람직하게는 20분 내지 1시간이다. 상기 범위 미만인 경우에는 나노구조 표면에 기능성 분자의 흡착이 충분한 정도로 이루어 지지 않아 용매에 대한 분산성을 향상시킬 수 없다. 또한, 상기 범위를 초과하는 경우에는 시간 증가에 따른 기능성 분자 흡착 효과의 향상을 더 이상 기대할 수 없어 효율적이지 못하며, 특정 기능성 분자, 예를 들어 실란기를 갖는 분자의 경우 나노구조 표면에 기능성 분자들이 서로 엉겨붙을 가능성이 있어서 오히려 분산을 방해할 수 있다.Immersion in such a functional molecule-containing solution or exposure time to a functional molecule-containing gas can be appropriately selected according to the functional molecule. For example, the time is preferably 1 second to 10 days, more preferably 1 minute to 24 hours, even more preferably 10 minutes to 10 hours, particularly preferably 20 minutes to 1 hour. If less than the above range, the adsorption of functional molecules on the surface of the nanostructure is not made to a sufficient degree, it is not possible to improve the dispersibility to the solvent. In addition, in the case of exceeding the above range, the improvement of the functional molecular adsorption effect over time can no longer be expected, which is not efficient. There is a possibility of entanglement and rather disturbing dispersion.

기능성 분자 함유 용액은 기능성 분자를 적절한 용매에 분산시켜 형성한 용액으로서, 친수성 기능성 분자는 친수성 용매에 분산시키고, 소수성 기능성 분자는 소수성 용매에 분산시킴으로써 용액을 형성할 수 있다.A solution containing a functional molecule is a solution formed by dispersing a functional molecule in an appropriate solvent. The solution can be formed by dispersing a hydrophilic functional molecule in a hydrophilic solvent and dispersing a hydrophobic functional molecule in a hydrophobic solvent.

상기 용액 형성에 이용될 수 있는 친수성 용매의 특히 바람직한 예로는, 탈이온수(DI-water), 에탄올, 메탄올, 1,2-디클로로벤젠(1,2-dichlorobenzene), 이소프로필알코올(IPA) 및 그 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 용매를 들 수 있다. 또한, 소수성 용매의 특히 바람직한 예로는 헥산, 벤젠 및 그 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 용매를 들 수 있다.Particularly preferred examples of hydrophilic solvents that can be used for the formation of the solution include DI water, ethanol, methanol, 1,2-dichlorobenzene, isopropyl alcohol (IPA) and the like. And solvents selected from the group consisting of mixtures. Further preferred examples of hydrophobic solvents include solvents selected from the group consisting of hexane, benzene and mixtures thereof.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 나노구조를 기능성 분자 함유 용액에 침지시키거나 또는 기능성 분자 함유 기체에 노출시켜 나노구조 표면에 기능성 분자를 흡착시킨 후, 선택적으로, 나노구조를 세척하는 단계를 더 포함할 수 있다. 세척은 당업계에 공지된 방법에 따라 적절하게 수행될 수 있으며, 예를 들어 아세톤 또는 에탄올 등으로 세척함으로써 잔류물 또는 불순물을 제거할 수 있다.According to one embodiment of the invention, the step of immersing the nanostructure in the functional molecule-containing solution or exposed to the functional molecule-containing gas to adsorb the functional molecules on the surface of the nanostructure, optionally, further cleaning the nanostructure It may include. Washing may be carried out according to methods known in the art, for example, residues or impurities may be removed by washing with acetone or ethanol or the like.

기능성 분자 함유 기체는 밀폐 용기 속에 기능성 분자를 넣고 이를 가열함으로써 형성될 수 있다. 가열 온도는 기능성 분자에 따라 적절하게 선택할 수 있으 며, 예를 들어 50~200℃의 온도로 가열함으로써 기능성 분자 함유 기체를 형성할 수 있다.The functional molecule-containing gas may be formed by placing functional molecules in a closed container and heating them. The heating temperature can be appropriately selected according to the functional molecules, for example, by heating to a temperature of 50 ~ 200 ℃ can form a functional molecule-containing gas.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 나노구조와 기능성 분자를 밀폐 용기 속에 서로 이격하여 배치한 후, 50~200℃의 온도로 가열함으로써 나노구조 표면에 기능성 분자를 흡착시킬 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the nanostructures and the functional molecules may be spaced apart from each other in an airtight container, and the functional molecules may be adsorbed onto the surface of the nanostructures by heating to a temperature of 50 to 200 ° C.

이와 같이 표면에 기능성 분자가 흡착된 나노구조를 원하는 용매에 분산시켜 나노구조 함유 용액을 형성할 수 있다.As such, the nanostructure containing functional molecules adsorbed on the surface may be dispersed in a desired solvent to form a nanostructure-containing solution.

전술한 바와 같이, 나노구조가 분산되는 용매는 나노구조 표면에 흡착된 기능성 분자에 따라 선택될 수 있으며, 기능성 분자가 친수성 분자인 경우 친수성 용매에 분산시키고 기능성 분자가 소수성 분자인 경우 소수성 용매에 분산시킬 수 있다.As described above, the solvent in which the nanostructure is dispersed may be selected according to the functional molecules adsorbed on the surface of the nanostructure, and dispersed in a hydrophilic solvent when the functional molecule is a hydrophilic molecule and dispersed in a hydrophobic solvent when the functional molecule is a hydrophobic molecule. You can.

상기 친수성 또는 소수성 용매의 예로는 전술한 기능성 분자 함유 용액 형성시 예로 든 친수성 또는 소수성 용매를 이용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 특히 바람직한 친수성 용매의 예로는 탈이온수, 에탄올, 메탄올, 1,2-디클로로벤젠, 이소프로필알코올(IPA) 및 그 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 용매를 들 수 있다. 특히 바람직한 소수성 용매의 예로는 헥산, 벤젠 및 그 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 용매를 들 수 있다.Examples of the hydrophilic or hydrophobic solvent may include, but are not limited to, the hydrophilic or hydrophobic solvents exemplified in forming the aforementioned functional molecule-containing solution. Examples of particularly preferred hydrophilic solvents include solvents selected from the group consisting of deionized water, ethanol, methanol, 1,2-dichlorobenzene, isopropyl alcohol (IPA) and mixtures thereof. Examples of particularly preferred hydrophobic solvents include solvents selected from the group consisting of hexane, benzene and mixtures thereof.

나노구조의 효율적인 분산을 위해서는 나노구조를 용매에 넣고 초음파 세척기에서 적절한 시간 동안 분산시킨다. 이러한 초음파 세척 시간은 나노구조 용액의 농도 및 나노구조의 길이 제어를 위하여 적절하게 선택될 수 있으며, 예를 들 어, 초음파 세척 시간은 1초 내지 1시간, 바람직하게는 5초 내지 30분, 더욱 바람직하게는 30초 내지 10분, 특히 바람직하게는 1분 내지 2분일 수 있다. 초음파 세척 시간이 상기 범위 미만으로 너무 작아지면 나노구조 용액의 농도가 낮아지며, 상기 범위를 초과하여 너무 커지면 나노구조가 부러질 수 있다.For efficient dispersion of nanostructures, the nanostructures are placed in a solvent and dispersed in an ultrasonic cleaner for an appropriate time. Such ultrasonic cleaning time may be appropriately selected for the control of the concentration of the nanostructure solution and the length of the nanostructure, for example, the ultrasonic cleaning time is 1 second to 1 hour, preferably 5 seconds to 30 minutes, more Preferably from 30 seconds to 10 minutes, particularly preferably from 1 minute to 2 minutes. If the ultrasonic cleaning time is too small below this range, the concentration of the nanostructure solution is low, and if it is too large above the range, the nanostructure may be broken.

본 발명의 일 실시예에 따른 나노구조의 분산방법에 따르면, 나노구조 표면에 분산시키고자 하는 용매에 따라 적절한 기능성 분자를 흡착시켜 용매에 분산시킴으로써 나노구조의 분산성이 향상되어 효율적으로 분산시킬 수 있다.According to the method for dispersing nanostructures according to an embodiment of the present invention, by dispersing an appropriate functional molecule in a solvent according to a solvent to be dispersed on a surface of the nanostructure, the dispersibility of the nanostructure can be improved and efficiently dispersed. have.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 나노구조의 선택적 흡착방법은 전술한 나노구조의 분산방법에 따라 분산된 나노구조 함유 용액을 이용하여 나노구조를 고체 표면의 원하는 위치에 특정 방향성을 갖도록 흡착 및 정렬시킬 수 있는 것을 특징으로 한다.On the other hand, the selective adsorption method of the nanostructures according to an embodiment of the present invention by using the nanostructure-containing solution dispersed in accordance with the above-described nanostructure dispersion method adsorption and so as to have a specific orientation to the desired position on the solid surface Characterized in that can be aligned.

상기 실시예에서, 패터닝 단계 이전에 나노구조가 흡착될 고체 표면을 세척하는 단계를 선택적으로 더 포함할 수 있다.In the above embodiment, the method may further include optionally washing the solid surface to which the nanostructure is to be adsorbed before the patterning step.

상기 실시예에 있어서, 나노구조가 흡착될 고체 표면은 나노구조에 대한 접촉 에너지가 고체 표면의 나노구조에 대한 접촉 에너지보다 높은 패터닝용 분자막을 이용하여 소정 형태로 패터닝된다.In the above embodiment, the solid surface to which the nanostructure is to be adsorbed is patterned into a predetermined shape using a molecular film for patterning whose contact energy for the nanostructure is higher than the contact energy for the nanostructure of the solid surface.

상기 표면이 패터닝되는 고체의 예로는 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu), 갈륨아세닉(GaAs), 인듐인(InP), 백금(Pt), 유리(glass), 실리콘(Si), Si-H 결합을 갖는 고체, 산화물 및 그 혼합물로 이루어진 군으로터 선택될 수 있다. 상기 산화물은 이 산화규소(SiO2), 산화알루미늄(Al2O3), 이산화지르코늄(ZrO2) 및 이산화하프늄(HfO2), 인듐 주석 산화물(In2O3/SnO2(ITO)) 등의 각종 산화물을 포함할 수 있다.Examples of solids on which the surface is patterned include gold (Au), silver (Ag), copper (Cu), gallium arsenic (GaAs), indium phosphorus (InP), platinum (Pt), glass (glass), and silicon (Si). ), Solids having Si—H bonds, and oxides and mixtures thereof. The oxides include silicon dioxide (SiO 2 ), aluminum oxide (Al 2 O 3 ), zirconium dioxide (ZrO 2 ) and hafnium dioxide (HfO 2 ), indium tin oxide (In 2 O 3 / SnO 2 (ITO)), and the like. It may include various oxides of.

상기 패터닝용 분자막의 나노구조에 대한 접촉 에너지는 고체 표면의 나노구조에 대한 접촉 에너지보다 높으며, 상기 패터닝용 분자막은 나노구조에 흡착된 기능성 분자에 따라 적절하게 선택할 수 있다. 예를 들어, 나노구조에 흡착된 기능성 분자가 친수성 분자인 경우 상기 패터닝용 분자막은 소수성 분자막으로 형성될 수 있으며, 나노구조에 흡착된 기능성 분자가 소수성 분자인 경우 상기 패터닝용 분자막은 친수성 분자막으로 형성될 수 있다.The contact energy for the nanostructure of the patterning molecular film is higher than the contact energy for the nanostructure of the solid surface, and the patterning molecular film may be appropriately selected according to the functional molecules adsorbed on the nanostructure. For example, when the functional molecules adsorbed on the nanostructures are hydrophilic molecules, the patterning molecular film may be formed as a hydrophobic molecular membrane. When the functional molecules adsorbed on the nanostructures are hydrophobic molecules, the patterning molecular film may be hydrophilic. It may be formed into a molecular film.

상기 친수성 분자막은 전술한 나노구조 분산방법에서 언급된 친수성 기능성 분자로 이루어질 수 있다. 친수성 분자막으로 이용가능한 분자는 예를 들어 아미노프로필트리에톡시실란(aminopropyltriethoxysilane(APTES)), (3-메르캅토프로필)트리에톡시실란((3-mercaptopropyl)-triethoxysilane(MPTMS)), 16-메르캅토헥사데칸산(16-mercaptohexadecanoic acid(MHA)), 시스타민(cystamine) 및 그 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 분자를 들 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다.The hydrophilic molecular membrane may be composed of the hydrophilic functional molecules mentioned in the aforementioned nanostructure dispersion method. Molecules usable as hydrophilic molecular membranes are, for example, aminopropyltriethoxysilane (APTES), (3-mercaptopropyl) triethoxysilane ((3-mercaptopropyl) -triethoxysilane (MPTMS)), 16- And a molecule selected from the group consisting of 16-mercaptohexadecanoic acid (MHA), cystamine, and mixtures thereof, but is not limited thereto.

이러한 친수성 분자막은 나노구조가 흡착될 고체 표면에 따라 적절하게 선택할 수 있다. 하기 표 1에 나타낸 바와 같이, 각종 고체 표면에 대하여 이용가능한 분자 형태로 예시된 것 중, 치환기 R이 충분한 표면 전하를 갖는 경우, 예를 들어 R이 NH3 또는 COOH을 포함하는 분자, 또는 R이 DNA 또는 단백질을 포함하는 분자 등이 상기 친수성 분자막으로서 이용될 수 있다. 하기 표 1에 나타낸 분자 형태의 R 및 Ar은 치환기를 나타낸다.Such hydrophilic molecular membranes may be appropriately selected depending on the solid surface to which the nanostructures will be adsorbed. As shown in Table 1 below, when the substituent R has sufficient surface charge among those exemplified in the molecular form available for various solid surfaces, for example R is a molecule comprising NH 3 or COOH, or R is A molecule or the like containing DNA or protein can be used as the hydrophilic molecular membrane. R and Ar in the molecular form shown in Table 1 below represent substituents.

고체 표면Solid surface 분자 형태Molecular form AuAu R-SH Ar-SHR-SH Ar-SH RSSR'(디설파이드)RSSR '(Disulfide) RSR'(설파이드)RSR '(sulfide) RSO2HRSO 2 H R3PR 3 P AgAg R-SH Ar-SHR-SH Ar-SH CuCu R-SH Ar-SHR-SH Ar-SH GaAsGaAs R-SH Ar-SHR-SH Ar-SH InPInP R-SH Ar-SHR-SH Ar-SH PtPt RNCRNC SiO2,유리(glass)SiO 2 , glass RSiCl3, RSi(OR')3 RSiCl 3 , RSi (OR ') 3 Si Si-H 결합을 갖는 고체Solid with Si Si-H bond (RCOO)2 (neat)(RCOO) 2 (neat) RCH=CH2 RCH = CH 2 RLi, RMgXRLi, RMgX 금속산화물(Metal oxides)Metal oxides RSiCl3, RSi(OR')3 RSiCl 3 , RSi (OR ') 3 RCOOHRCOOH RCONHOH RCONHOH ZrO2 ZrO 2 RPO3H2 RPO 3 H 2 In2O3/SnO2 (ITO)In 2 O 3 / SnO 2 (ITO) RPO3H2 RPO 3 H 2 각종 산화물(Oxide)Various Oxides RSiCl3, RSi(OR')3 RSiCl 3 , RSi (OR ') 3

상기 소수성 분자막은 전술한 나노구조 분산방법에서 언급된 소수성 기능성 분자로 이루어질 수 있으며, 예를 들어 옥타데실트리클로로실란(octadecyltrichlorosilane(OTS)), 옥타데실트리메톡시실란(octadecyltrimethoxysilane(OTMS)), 옥타데실트리에톡시실란(octadecyltriethoxysilane(OTE)), 옥타데칸싸이올(octadecanethiol(ODT)) 및 그 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 분자로 이루어질 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The hydrophobic molecular membrane may be composed of the hydrophobic functional molecules mentioned in the above-described nanostructure dispersion method, for example, octadecyltrichlorosilane (OTS), octadecyltrimethoxysilane (OTMS), It may consist of molecules selected from the group consisting of octadecyltriethoxysilane (OTE), octadecanethiol (ODT) and mixtures thereof, but is not limited thereto.

이러한 소수성 분자막은 나노구조가 흡착될 고체 표면에 따라 적절하게 선택할 수 있으며, 그 예를 하기 표 2에 나타낸다. 하기 표 2에 나타낸 분자 형태의 R 및 Ar은 치환기를 나타낸다.Such hydrophobic molecular membranes may be appropriately selected depending on the solid surface on which the nanostructure is to be adsorbed, an example of which is shown in Table 2 below. R and Ar in the molecular form shown in Table 2 below represent substituents.

고체 표면Solid surface 분자 형태Molecular form 구체적인 예Concrete example AuAu R-SH Ar-SHR-SH Ar-SH C12H25SH, C6H5SH, n-헥사데칸싸이올, n-옥타데칸싸이올 n-도코산싸이올, C10H21SH, C8H17SH, C6H13SHC 12 H 25 SH, C 6 H 5 SH, n-hexadecanethiol, n-octadecanethiol n-docosanthiol, C 10 H 21 SH, C 8 H 17 SH, C 6 H 13 SH RSSR'(다이설파이드)RSSR '(Disulfide) (C22H45)2S2 (C19H39)2S2 , [CH3(CH2)15S]2 (C 22 H 45 ) 2 S 2 (C 19 H 39 ) 2 S 2 , [CH 3 (CH 2 ) 15 S] 2 RSR'(설파이드)RSR '(sulfide) [CH3(CH2)9]2S[CH 3 (CH 2 ) 9 ] 2 S RSO2HRSO 2 H C6H5-SO2HC 6 H 5 -SO 2 H R3PR 3 P (C6H11)3P(C 6 H 11 ) 3 P AgAg R-SH Ar-SHR-SH Ar-SH C12H25SH, C6H5SH, n-헥사데칸싸이올, n-옥타데칸싸이올 n-도코산싸이올, C10H21SH, C8H17SH, C6H13SHC 12 H 25 SH, C 6 H 5 SH, n-hexadecanethiol, n-octadecanethiol n-docosanthiol, C 10 H 21 SH, C 8 H 17 SH, C 6 H 13 SH CuCu R-SH Ar-SHR-SH Ar-SH C12H25SH, C6H5SH, n-헥사데칸싸이올, n-옥타데칸싸이올 n-도코산싸이올, C10H21SH, C8H17SH, C6H13SHC 12 H 25 SH, C 6 H 5 SH, n-hexadecanethiol, n-octadecanethiol n-docosanthiol, C 10 H 21 SH, C 8 H 17 SH, C 6 H 13 SH GaAsGaAs R-SH Ar-SHR-SH Ar-SH C12H25SH, C6H5SH, n-헥사데칸싸이올, n-옥타데칸싸이올 n-도코산싸이올, C10H21SH, C8H17SH, C6H13SHC 12 H 25 SH, C 6 H 5 SH, n-hexadecanethiol, n-octadecanethiol n-docosanthiol, C 10 H 21 SH, C 8 H 17 SH, C 6 H 13 SH InPInP R-SH Ar-SHR-SH Ar-SH C12H25SH, C6H5SH, n-헥사데칸싸이올, n-옥타데칸싸이올 n-도코산싸이올, C10H21SH, C8H17SH, C6H13SHC 12 H 25 SH, C 6 H 5 SH, n-hexadecanethiol, n-octadecanethiol n-docosanthiol, C 10 H 21 SH, C 8 H 17 SH, C 6 H 13 SH PtPt RNCRNC (C5H6)Fe(C5H5)-(CH2)12-NC(C 5 H 6 ) Fe (C 5 H 5 )-(CH 2 ) 12 -NC SiO2,유리(glass)SiO 2 , glass RSiCl3, RSi(OR')3 RSiCl 3 , RSi (OR ') 3 C10H21SiCl3, C12H25SiCl3 , C16H33SiCl3, C12H25SiCl3 CH2=CHCH2SiCl3, 옥타데실트리클로로실란C 10 H 21 SiCl 3 , C 12 H 25 SiCl 3 , C 16 H 33 SiCl 3 , C 12 H 25 SiCl 3 CH 2 = CHCH 2 SiCl 3 , octadecyltrichlorosilane Si Si-H 결합을 갖는 고체Solid with Si Si-H bond (RCOO)2 (neat)(RCOO) 2 (neat) [CH3(CH2)10COO]2, [CH3(CH2)16COO]2 [CH 3 (CH 2 ) 10 COO] 2 , [CH 3 (CH 2 ) 16 COO] 2 RCH=CH2 RCH = CH 2 CH3(CH2)15CH=CH2, CH3(CH2)8CH=CH2 CH 3 (CH 2 ) 15 CH = CH 2 , CH 3 (CH 2 ) 8 CH = CH 2 RLi, RMgXRLi, RMgX C4H9Li, C18H37Li, C4H9MgX, C12H25MgX, X=Br or ClC 4 H 9 Li, C 18 H 37 Li, C 4 H 9 MgX, C 12 H 25 MgX, X = Br or Cl 금속산화물 (Metal oxides)Metal oxides RSiCl3, RSi(OR')3 RSiCl 3 , RSi (OR ') 3 C10H21SiCl3, C12H25SiCl3 , C16H33SiCl3, C12H25SiCl3 CH2=CHCH2SiCl3, 옥타데실트리클로로실란C 10 H 21 SiCl 3 , C 12 H 25 SiCl 3 , C 16 H 33 SiCl 3 , C 12 H 25 SiCl 3 CH 2 = CHCH 2 SiCl 3 , octadecyltrichlorosilane RCOOHRCOOH C15H31COOH, H2C=CH(CH2)19COOHC 15 H 31 COOH, H 2 C = CH (CH 2 ) 19 COOH RCONHOH RCONHOH ZrO2 ZrO 2 RPO3H2 RPO 3 H 2 In2O3/SnO2 (ITO)In 2 O 3 / SnO 2 (ITO) RPO3H2 RPO 3 H 2 각종 산화물(Oxide)Various Oxides RSiCl3, RSi(OR')3 RSiCl 3 , RSi (OR ') 3 C10H21SiCl3, C12H25SiCl3 , C16H33SiCl3, C12H25SiCl3 CH2=CHCH2SiCl3, 옥타데실트리클로로실란C 10 H 21 SiCl 3 , C 12 H 25 SiCl 3 , C 16 H 33 SiCl 3 , C 12 H 25 SiCl 3 CH 2 = CHCH 2 SiCl 3 , octadecyltrichlorosilane

이와 같은 패터닝 단계는 마이크로컨택 프린팅(microcontact printing), 포토리소그래피(photopithgraphy), 딥-펜 나노리소그래피(dip-pen nanolithography), 전자빔 리소그래피(e-beam lithography), 이온-빔 리소그래피(ion-beam lithgraphy), 나노 그래프팅(nano grafting), 나노 쉐이빙(nano shaving) 또는 STM 리소그래피(STM lithography) 등의 방법에 의하여 이루어질 수 있다. 기존의 반도체 공정과의 호환성을 고려하면 특히 포토리소그래피 방법이 바람직하다.Such patterning steps include microcontact printing, photolithography, dip-pen nanolithography, e-beam lithography, and ion-beam lithgraphy. , Nano grafting, nano shaving or STM lithography. In view of compatibility with existing semiconductor processes, photolithographic methods are particularly preferred.

본 발명의 일 실시예에 따라 표면이 패터닝된 고체를 나노구조 함유 용액에 침지시키면 상기 나노구조가 상기 패터닝용 분자막이 형성되지 않은 고체 표면에 선택적으로 흡착되어 정렬된다.According to an embodiment of the present invention, when the surface-patterned solid is immersed in the nanostructure-containing solution, the nanostructures are selectively adsorbed and aligned on the solid surface on which the patterning molecular film is not formed.

상기 나노구조의 흡착방법은 물질간의 접촉 에너지(interface energy) 차이, 즉 표면 에너지 차이를 이용하는 것이다. 특히, 흡착되어야 하는 나노구조에 대하여, 고체 표면보다 더 높은 접촉 에너지를 갖는 패터닝용 분자막을 고체 표면에 형성함으로써 나노구조는 노출된 고체 표면에 용이하게 흡착할 수 있게 된다. 즉, 이에 따르면 나노구조는 상기 패터닝용 분자막이 형성되지 않은 고체 표면, 즉 접촉 에너지가 상대적으로 낮은 부분에 선택적으로 흡착되어 정렬된다.The nanostructure adsorption method uses a difference in interface energy between materials, that is, a difference in surface energy. In particular, for the nanostructures to be adsorbed, by forming a molecular film for patterning having a higher contact energy than the solid surface on the solid surface, the nanostructures can be easily adsorbed onto the exposed solid surface. That is, according to this nanostructure is selectively adsorbed and aligned on a solid surface where the molecular film for patterning is not formed, that is, a portion where the contact energy is relatively low.

구체적으로 나노구조 표면에 친수성 기능성 분자가 흡착된 경우, 고체 표면은 소수성 분자막으로 패터닝되며, 이에 따라 상기 친수성 기능성 분자가 흡착된 나노구조는 상기 소수성 분자막이 형성되지 않은 노출된 고체 표면에 선택적으로 흡착될 수 있다. 반대로, 나노구조 표면에 소수성 기능성 분자가 흡착된 경우, 고체 표면은 친수성 분자막으로 패터닝되며, 이에 따라 상기 소수성 기능성 분자가 흡착된 나노구조는 상기 친수성 분자막이 형성되지 않은 노출된 고체 표면에 선택적으로 흡착되어 원하는 방향성을 갖고 정렬될 수 있다.Specifically, when the hydrophilic functional molecules are adsorbed on the surface of the nanostructures, the solid surface is patterned into a hydrophobic molecular membrane, so that the nanostructures onto which the hydrophilic functional molecules are adsorbed are selective to the exposed solid surface where the hydrophobic molecular membrane is not formed. Can be adsorbed. In contrast, when hydrophobic functional molecules are adsorbed on the surface of the nanostructures, the solid surface is patterned into a hydrophilic molecular membrane, whereby the nanostructures on which the hydrophobic functional molecules are adsorbed are selective to the exposed solid surface where the hydrophilic molecular membrane is not formed. Can be aligned and aligned with the desired orientation.

예를 들어, 실리콘 나노선이 아미노프로필트리에톡시실란(APTES)으로 기능화되고, 산화물 기판 표면을 옥타데실트리클로로실란(OTS)으로 패터닝한 경우에, OTS가 형성되지 않고 노출된 산화물 기판은 약한 음전하를 가지고 있으므로, 상기 실리콘 나노선은 흡착된 APTES와 반대 전하를 갖는 상기 노출된 산화물 기판에 흡착되게 된다.For example, when the silicon nanowires are functionalized with aminopropyltriethoxysilane (APTES) and the oxide substrate surface is patterned with octadecyltrichlorosilane (OTS), the OTS is not formed and the exposed oxide substrate is weak. Since it has a negative charge, the silicon nanowires are adsorbed onto the exposed oxide substrate having a charge opposite to that of the adsorbed APTES.

이와 같이 표면이 선택적으로 패터닝된 고체가 침지된 나노구조 함유 용액의 온도를 올리거나, 진동을 가하거나, 또는 고체 표면에 전압을 가함으로써, 상기 고체 표면에 형성된 패터닝용 분자막으로부터 나노구조의 슬라이딩을 더욱 크게 유도할 수 있다. 이에 따라 상기 패터닝용 분자막이 형성되지 않은 고체 표면에의 나노구조 흡착 효율을 향상시킬 수 있다.The sliding of the nanostructures from the patterning molecular film formed on the solid surface by raising the temperature, applying vibration, or applying a voltage to the solid surface by raising the temperature of the nanostructure-containing solution in which the surface on which the surface is selectively patterned is immersed Can be made even larger. Accordingly, the nanostructure adsorption efficiency on the solid surface on which the patterning molecular film is not formed can be improved.

본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, 상기 패터닝된 고체 표면에 나노구조 함유 용액을 적하한 후, 용매를 증발시켜, 상기 나노구조가 상기 패터닝용 분자막이 형성되지 않은 고체 표면에 선택적으로 흡착되어 정렬된다.According to another embodiment of the present invention, a nanostructure-containing solution is added dropwise to the patterned solid surface, and then the solvent is evaporated, so that the nanostructure is selectively adsorbed onto the solid surface on which the molecular film for patterning is not formed. Aligned.

상기 실시예에 따르면, 나노구조 함유 용액의 용매가 증발될 때 발생하는 모세관 힘(capillary force)에 의하여 나노구조가 고체 표면에 더 효율적으로 흡착될 수 있다.According to this embodiment, the nanostructures can be more efficiently adsorbed onto the solid surface by capillary force generated when the solvent of the nanostructure-containing solution is evaporated.

또한, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 나노구조의 흡착 효율을 향상시키기 위하여 상기 패터닝용 분자막이 형성되지 않은 고체 표면, 즉 나노구조가 흡착될 표면에 나노구조 흡착용 분자막을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.In addition, in one embodiment of the present invention, in order to improve the adsorption efficiency of the nanostructure, forming a molecular film for nanostructure adsorption on the solid surface, that is, the surface on which the nanostructure is to be adsorbed, the nanostructure is not formed It may further include.

상기 나노구조 흡착용 분자막은 나노구조에 흡착된 기능성 분자에 따라 적절하게 선택할 수 있다. 예를 들어, 나노구조에 흡착된 기능성 분자가 친수성 분자인 경우에 상기 나노구조 흡착용 분자막은 친수성 분자막일 수 있으며, 나노구조에 흡착된 기능성 분자가 소수성 분자인 경우에 상기 나노구조 흡착용 분자막은 소수성 분자막일 수 있다. 이용될 수 있는 친수성 분자막 및 소수성 분자막의 예는 전술한 패터닝용 분자막에 대한 예와 같다.The molecular membrane for nanostructure adsorption may be appropriately selected depending on the functional molecules adsorbed on the nanostructure. For example, when the functional molecules adsorbed on the nanostructures are hydrophilic molecules, the molecular membrane for nanostructure adsorption may be a hydrophilic molecular membrane, and when the functional molecules adsorbed on the nanostructures are hydrophobic molecules, The molecular membrane may be a hydrophobic molecular membrane. Examples of the hydrophilic molecular film and the hydrophobic molecular film that can be used are the same as the examples of the molecular film for patterning described above.

또한, 선택적으로 상기 패터닝용 분자막이 형성되지 않은 고체 표면 상에, 또는 상기 고체 표면에 형성된 상기 나노구조 흡착용 분자막 상에 나노구조에 흡착된 기능성 분자와 화학결합을 할 수 있는 분자막을 더 형성하여, 나노구조의 흡착 효율을 향상시킬 수 있다.In addition, a molecular film capable of chemically bonding with functional molecules adsorbed to the nanostructures on a solid surface on which the patterning molecular film is not formed or on the nanostructure adsorption molecular film formed on the solid surface. By further forming, the adsorption efficiency of the nanostructure can be improved.

상기 화학결합은 특히 제한되지 않으며, 나노구조에 흡착된 기능성 분자에 따라 적절한 물질을 이용하여 화학결합시킬 수 있다. 예를 들어, NH2 + 와 COO- 간의 결합, 싸이올(thiol)과 아크릴 아미다이트(acrylic amidite)의 결합, 비오틴(biotin)과 아비딘(avidin)의 결합, 항체(antibody)-항원(antigen)의 결합 등을 이용할 수 있으며, 이에 제한되지 않는다.The chemical bond is not particularly limited and may be chemically bonded using an appropriate material depending on the functional molecules adsorbed on the nanostructure. For example, the bond between NH 2 + and COO , the thiol and acrylic amidite, the biotin and avidin, the antibody-antigen ) May be used, but is not limited thereto.

예를 들어, 나노구조에 기능성 분자로서 아미노프로필트리에톡시실란을 흡착시키고, 고체 표면을 패터닝용 분자막으로서 옥타데실트리클로로실란 및 나노구조 흡착용 분자막으로서 아미노프로필트리에톡시실란으로 패터닝한 경우, 글루타르알데하이드를 고체 표면의 나노구조 흡착용 분자막인 아미노프로필트리에톡실란과 반응시키면, 아미노프로필트리에톡시실란으로 기능화된 나노구조는 고체 표면의 글루타르알데하이드가 형성된 위치에 선택적으로 흡착되어 정렬될 수 있다.For example, aminopropyltriethoxysilane is adsorbed to a nanostructure as a functional molecule, and the solid surface is patterned with octadecyltrichlorosilane as a molecular film for patterning and aminopropyltriethoxysilane as a molecular film for nanostructure adsorption. In this case, when glutaraldehyde is reacted with aminopropyltriethoxysilane, which is a molecular film for adsorption of the nanostructure on the solid surface, the nanostructure functionalized with aminopropyltriethoxysilane is selectively positioned at the position where glutaraldehyde is formed on the solid surface. Can be adsorbed and aligned.

본 발명에 따른 나노구조의 선택적 흡착 방법에 의하면, 분산성이 향상된 나노구조 함유 용액을 이용하여 고체 표면의 원하는 위치에 특정 방향성을 갖도록 나노구조를 효율적으로 흡착시켜 정렬할 수 있다.According to the selective adsorption method of nanostructures according to the present invention, nanostructures can be efficiently adsorbed and aligned to have a specific orientation at a desired position on a solid surface by using a nanostructure-containing solution with improved dispersibility.

전술한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 나노구조의 분산 방법 및 선택적 흡착 방법은 기존의 반도체 공정에 그대로 적용이 가능하며, 이에 따라 나노선 또는 나노튜브 등의 나노구조 집적 회로를 대량으로 생산할 수 있다.As described above, the nanostructure dispersion method and the selective adsorption method according to an embodiment of the present invention can be applied to an existing semiconductor process as it is, and thus a large amount of nanostructure integrated circuits such as nanowires or nanotubes can be produced. Can be.

나아가, 다양한 형태의 나노구조를 동시에 이용하는 소자 제작이 가능할 뿐 아니라, 신호증폭을 위한 센서 또는 단백질 칩 등의 광범위한 분야에 적용될 수 있다.Furthermore, it is possible not only to manufacture a device using various types of nanostructures at the same time, but also to apply to a wide range of fields such as a sensor or a protein chip for signal amplification.

실시예 Example

실시예 1: 실리콘 나노선의 분산(1)Example 1 Dispersion of Silicon Nanowires (1)

도 1에 본 실시예에 따른 실리콘 나노선 분산방법의 개요를 나타낸다. 먼저, 실리콘 나노선이 성장된 기판을 피라나 세척(piranha cleaning)하여 준비하였다. 상기 실리콘 나노선이 성장된 기판을 아미노프로필트리에톡시실란(APTES) 용액에 넣고, 약 30분 동안 두었다. 이후, 상기 기판을 꺼내어 에탄올로 세척하고, 기판으로부터 실리콘 나노선을 분리하였다. 이로써, 표면에 친수성 기능성 분자인 APTES가 흡착된 실리콘 나노선을 수득하였다.1 shows an outline of a silicon nanowire dispersion method according to the present embodiment. First, a substrate on which silicon nanowires were grown was prepared by piranha cleaning. The silicon The nanowire-grown substrate was placed in an aminopropyltriethoxysilane (APTES) solution and left for about 30 minutes. Thereafter, the substrate was taken out, washed with ethanol, and silicon nanowires were separated from the substrate. This obtained the silicon nanowire which adsorbed APTES which is a hydrophilic functional molecule on the surface.

상기 APTES가 표면에 흡착된 실리콘 나노선을 친수성 용매인 탈이온수에 넣고, 초음파 세척기에서 약 2분 동안 분산시켜, 실리콘 나노선이 분산된 용액을 제조하였다.The silicon nanowires adsorbed on the surface of APTES were placed in deionized water, a hydrophilic solvent, and dispersed in an ultrasonic cleaner for about 2 minutes to prepare a solution in which the silicon nanowires were dispersed.

실시예 2: 실리콘 나노선의 분산(2)Example 2 Dispersion of Silicon Nanowires (2)

먼저, 실리콘 나노선이 성장된 기판을 피라나 세척(piranha cleaning)하여 준비하였다. 상기 실리콘 나노선이 성장된 기판과 아미노프로필트리에톡시실란(APTES)을 밀폐 용기 속에 서로 닿지 않게 함께 넣은 후 60도로 가열하여, 실리콘 나노선을 APTES 증기에 약 1시간 동안 노출시켰다. 약 1시간 후에, 상기 기판을 꺼내어 에탄올로 세척하였다. 이후, 기판으로부터 실리콘 나노선을 분리하여, 표면에 친수성 기능성 분자인 APTES가 흡착된 실리콘 나노선을 수득하였다.First, a substrate on which silicon nanowires were grown was prepared by piranha cleaning. The substrate on which the silicon nanowires were grown and aminopropyltriethoxysilane (APTES) were put together in an airtight container so as not to touch each other, and then heated to 60 ° C to expose the silicon nanowires to APTES vapor for about 1 hour. After about 1 hour, the substrate was removed and washed with ethanol. Thereafter, the silicon nanowires were separated from the substrate to obtain silicon nanowires having APTES, which is a hydrophilic functional molecule, adsorbed on the surface.

실시예 1과 동일하게, 상기 APTES가 표면에 흡착된 실리콘 나노선을 친수성 용매인 탈이온수에 넣고, 초음파 세척기에서 약 2분 동안 분산시켜, 실리콘 나노선이 분산된 용액을 제조하였다.In the same manner as in Example 1, the silicon nanowires adsorbed on the surface of APTES were placed in deionized water, a hydrophilic solvent, and dispersed in an ultrasonic cleaner for about 2 minutes to prepare a solution in which the silicon nanowires were dispersed.

실시예 3: 실리콘 나노선의 선택적인 흡착(1)Example 3: Selective Adsorption of Silicon Nanowires (1)

도 2에 본 실시예에 따른 실리콘 나노선 흡착방법의 개요를 나타낸다. 이산화규소(SiO2) 기판 표면에 포토리소그래피 방법으로 AZ 계열의 포토레지스트(photoresist)를 소정 형태로 패터닝하였다. 옥타데실트리클로로실란(OTS)을 무수 헥산에 용해시켜 용액을 제조하였다. 상기 패터닝된 SiO2 기판을 상기 제조된 옥타데실트리클로로실란 용액에 넣어, 포토레지스트가 형성되지 않은 SiO2 기판 상에 OTS 분자막을 흡착시켰다. 이후, 아세톤을 이용하여 상기 포토레지스트를 제거하여, OTS로 이루어진 패터닝용 분자막이 패터닝된 SiO2 기판을 얻었다. 도 2에 중성 영역으로 나타낸 부분은 OTS가 형성된 표면이고, 음전하 영역으로 나타낸 부분은 OTS가 형성되지 않은 노출된 SiO2 표면이다. 2 shows an outline of a silicon nanowire adsorption method according to the present embodiment. A photoresist of AZ series was patterned on a surface of a silicon dioxide (SiO 2 ) substrate by a photolithography method. Octadecyltrichlorosilane (OTS) was dissolved in anhydrous hexane to prepare a solution. The patterned SiO 2 substrate was placed in the octadecyltrichlorosilane solution prepared above, and the OTS molecular film was adsorbed onto the SiO 2 substrate on which the photoresist was not formed. Thereafter, the photoresist was removed using acetone to obtain an SiO 2 substrate on which a patterning molecular film made of OTS was patterned. The portion indicated by the neutral region in FIG. 2 is the surface on which the OTS is formed, and the portion indicated by the negative charge region is the exposed SiO 2 surface on which the OTS is not formed.

이와 같이 패터닝된 SiO2 기판을 상기 실시예 1 또는 2에서 제조된 APTES가 흡착된 실리콘 나노선 용액에 넣었다. 이에 따라, OTS로 이루어진 패터닝용 분자막이 형성되지 않은 상기 SiO2 기판 상에 실리콘 나노선이 흡착되어 정렬되었다.The patterned SiO 2 substrate was added to the APTES-adsorbed silicon nanowire solution prepared in Example 1 or 2 above. Accordingly, silicon nanowires were adsorbed and aligned on the SiO 2 substrate on which the molecular film for patterning made of OTS was not formed.

이와 같이 실리콘 나노선이 흡착 및 정렬된 SiO2 기판 상에 공지된 방법에 의하여 전극을 형성하여 소자를 제조함으로써 나노선 회로를 형성할 수 있다.Thus, the nanowire circuit can be formed by forming an electrode by forming a electrode on a SiO 2 substrate on which silicon nanowires are adsorbed and aligned to form an electrode.

본 실시예에 따라 얻어진 SiO2 표면에 선택적으로 흡착된 실리콘 나노선의 SEM(Scanning Electron Microscope) 사진을 도 4에 나타낸다. 도 4로부터, SiO2 표면의 OTS로 이루어진 분자막이 형성되지 않은 위치에만 실리콘 나노선이 선택적으로 흡착되고 특정 방향성으로 정렬되어 있음을 확인할 수 있다.The SEM (Scanning Electron Microscope) photograph of the silicon nanowires selectively adsorbed on the SiO 2 surface obtained according to the present embodiment is shown in FIG. 4. From FIG. 4, it can be seen that the silicon nanowires are selectively adsorbed and aligned in a specific direction only at positions where the molecular film made of OTS on the SiO 2 surface is not formed.

실시예 4: 실리콘 나노선의 선택적인 흡착(2)Example 4 Selective Adsorption of Silicon Nanowires (2)

이산화규소(SiO2) 기판 표면에 포토리소그래피 방법으로 AZ 계열의 포토레지스트(photoresist)를 소정 형태로 패터닝하였다. 옥타데실트리클로로실란(OTS)을 무수 헥산에 용해시켜 용액을 제조하였다. 상기 패터닝된 SiO2 기판을 상기 제조된 옥타데실트리클로로실란 용액에 넣어, 포토레지스트가 형성되지 않은 SiO2 기판 상에 OTS 분자막을 흡착시켰다. 이후, 아세톤을 이용하여 상기 포토레지스트를 제거하여, OTS로 이루어진 패터닝용 분자막이 패터닝된 SiO2 기판을 얻었다.A photoresist of AZ series was patterned on a surface of a silicon dioxide (SiO 2 ) substrate by a photolithography method. Octadecyltrichlorosilane (OTS) was dissolved in anhydrous hexane to prepare a solution. The patterned SiO 2 substrate was placed in the octadecyltrichlorosilane solution prepared above, and the OTS molecular film was adsorbed onto the SiO 2 substrate on which the photoresist was not formed. Thereafter, the photoresist was removed using acetone to obtain an SiO 2 substrate on which a patterning molecular film made of OTS was patterned.

상기 OTS로 이루어진 패터닝용 분자막이 형성되지 않은 SiO2 기판 표면을 아미노프로필트리에톡시실란(APTES)으로 처리하고, APTES를 글루타르알데하이드(glutaraldehyde)와 반응시켜, 상기 SiO2 기판 표면을 OTS와 글루타르알데하이드로 패터닝하였다.The surface of the SiO 2 substrate on which the patterning molecular film formed of the OTS was not formed was treated with aminopropyltriethoxysilane (APTES), and the APTES was reacted with glutaraldehyde to react the surface of the SiO 2 substrate with OTS. Patterned with glutaraldehyde.

이와 같이 패터닝된 SiO2 기판을 상기 실시예 1 또는 2에서 제조된 APTES가 흡착된 실리콘 나노선 용액에 넣어,실리콘 나노선 표면에 흡착된 APTES를 SiO2 기판 표면에 패터닝된 글루타르알데하이드와 반응시켰다. 이에 따라, 상기 SiO2 기판 표면의 글루타르알데하이드가 패터닝된 부분에 실리콘 나노선이 선택적으로 흡착되고 특정 방향성으로 정렬되었다.The patterned SiO 2 substrate was placed in the APTES-adsorbed silicon nanowire solution prepared in Example 1 or 2, and the APTES adsorbed on the silicon nanowire surface was reacted with the glutaraldehyde patterned on the SiO 2 substrate surface. . Accordingly, silicon nanowires were selectively adsorbed on the glutaraldehyde-patterned portion of the SiO 2 substrate surface and aligned in a specific direction.

실시예 5: 실리콘 나노선의 선택적인 흡착(3)Example 5: Selective Adsorption of Silicon Nanowires (3)

도 3에 본 실시예에 따른 실리콘 나노선 흡착방법의 개요를 나타낸다. 금(Au) 기판 표면에 마이크로컨택 프린팅 방법으로 AZ 계열의 포토레지스트(photoresist)를 소정 형태로 패터닝하였다. 옥타데칸싸이올(ODT)을 헥산에 용해시켜 용액을 제조하였다. 상기 패터닝된 금 기판을 상기 제조된 옥타데칸싸이올 용액에 넣어, 포토레지스트가 형성되지 않은 기판 상에 ODT 분자막을 흡착시켰다. 이후, 아세톤을 이용하여 상기 포토레지스트를 제거하여, ODT로 이루어진 패터닝용 분자막이 패터닝된 금 기판을 얻었다. 도 3에 중성 영역으로 나타낸 부분은 ODT가 형성된 표면이고, 음전하 영역으로 나타낸 부분은 ODT가 형성되지 않은 노출된 금 기판 표면이다. 3 shows an outline of a silicon nanowire adsorption method according to the present embodiment. The photoresist of the AZ series was patterned in a predetermined form by microcontact printing on the surface of an Au substrate. Octadecanthiol (ODT) was dissolved in hexane to prepare a solution. The patterned gold substrate was placed in the prepared octadecanethiol solution to adsorb the ODT molecular film on the substrate on which the photoresist was not formed. Thereafter, the photoresist was removed using acetone to obtain a gold substrate on which a patterning molecular film made of ODT was patterned. The portion indicated by the neutral region in FIG. 3 is the surface on which the ODT is formed, and the portion indicated by the negative charge region is the exposed gold substrate surface on which the ODT is not formed.

상기 패터닝된 금 기판 표면에 전술한 실시예 1 또는 2에서 제조한 실리콘 나노선 용액을 떨어뜨린 후, 용매를 서서히 증발시켰다. 상기 용매가 증발할 때 발생하는 모세관 힘에 의하여 나노선의 흡착이 더 효율적으로 이루어짐에 따라, ODT로 이루어진 패터닝용 분자막이 형성되지 않은 금 기판 표면에 실리콘 나노선이 선택적으로 흡착 및 정렬되었다.After dropping the silicon nanowire solution prepared in Example 1 or 2 above on the surface of the patterned gold substrate, the solvent was slowly evaporated. As the nanowires were more efficiently adsorbed by capillary forces generated when the solvent evaporated, silicon nanowires were selectively adsorbed and aligned on the surface of the gold substrate on which the patterning molecular film made of ODT was not formed.

이와 같이 실리콘 나노선이 흡착 및 정렬된 금 기판 상에 공지된 방법에 의하여 전극을 형성하여 소자를 제조함으로써 나노선 회로를 형성할 수 있다.In this way, the nanowire circuit can be formed by forming an electrode by forming a electrode on a gold substrate on which silicon nanowires are adsorbed and aligned.

본 실시예에 따라 얻어진 금 표면에 선택적으로 흡착된 실리콘 나노선의 SEM 사진을 도 5에 나타낸다. 도 5로부터, 금 표면의 ODT로 이루어진 분자막이 형성되지 않은 위치에만 실리콘 나노선이 선택적으로 흡착되고 특정 방향성으로 정렬되어 있음을 확인할 수 있다.A SEM photograph of silicon nanowires selectively adsorbed on the surface of gold obtained in accordance with this example is shown in FIG. 5. From FIG. 5, it can be seen that the silicon nanowires are selectively adsorbed and aligned in a specific direction only where the molecular film made of the ODT on the gold surface is not formed.

실시예 6: 실리콘 나노선의 선택적인 흡착(4)Example 6 Selective Adsorption of Silicon Nanowires (4)

금(Au) 기판 표면에 마이크로컨택 프린팅 방법으로 AZ 계열의 포토레지스트(photoresist)를 소정 형태로 패터닝하였다. 옥타데칸싸이올(ODT)을 헥산에 용해시켜 용액을 제조하였다. 상기 패터닝된 금 기판을 상기 제조된 옥타데칸싸이올 용액에 넣어, 포토레지스트가 형성되지 않은 기판 상에 ODT 분자막을 흡착시켰다. 이후, 아세톤을 이용하여 상기 포토레지스트를 제거하여, ODT로 이루어진 패터닝용 분자막이 패터닝된 금 기판을 얻었다.The photoresist of the AZ series was patterned in a predetermined form by microcontact printing on the surface of an Au substrate. Octadecanthiol (ODT) was dissolved in hexane to prepare a solution. The patterned gold substrate was placed in the prepared octadecanethiol solution to adsorb the ODT molecular film on the substrate on which the photoresist was not formed. Thereafter, the photoresist was removed using acetone to obtain a gold substrate on which a patterning molecular film made of ODT was patterned.

상기 ODT로 이루어진 패터닝용 분자막이 형성되지 않은 금 기판 표면을 아미노프로필트리에톡시실란(APTES)으로 처리하고, APTES를 글루타르알데하이드(glutaraldehyde)와 반응시켜, 상기 금 기판 표면을 ODT와 글루타르알데하이드로 패터닝하였다.The surface of the gold substrate on which the patterning molecular film formed of the ODT was not formed was treated with aminopropyltriethoxysilane (APTES), and the APTES was reacted with glutaraldehyde to treat the surface of the gold substrate with ODT and glutarium. Patterned with aldehyde.

이와 같이 패터닝된 금 기판을 상기 실시예 1 또는 2에서 제조된 APTES가 흡착된 실리콘 나노선 용액에 넣어,실리콘 나노선 표면에 흡착된 APTES를 금 기판 표면에 패터닝된 글루타르알데하이드와 반응시켰다. 이에 따라, 상기 금 기판 표면의 글루타르알데하이드가 패터닝된 부분에 실리콘 나노선이 선택적으로 흡착되고 특정 방향성으로 정렬되었다.The patterned gold substrate was placed in the APTES-adsorbed silicon nanowire solution prepared in Example 1 or 2, and the APTES adsorbed on the silicon nanowire surface was reacted with the glutaraldehyde patterned on the gold substrate surface. Accordingly, silicon nanowires were selectively adsorbed to the glutaraldehyde-patterned portion of the gold substrate surface and aligned in a specific direction.

도 1은 실시예 1에 따른 나노구조의 분산방법을 나타내는 개요도.1 is a schematic diagram showing a method for dispersing nanostructures according to Example 1. FIG.

도 2는 실시예 3에 따른 나노구조의 선택적 흡착방법을 나타내는 개요도.Figure 2 is a schematic diagram showing a selective adsorption method of nanostructures according to Example 3.

도 3은 실시예 5에 따른 나노구조의 선택적 흡착방법을 나타내는 개요도.Figure 3 is a schematic diagram showing a selective adsorption method of nanostructures according to Example 5.

도 4는 실시예 3에 따라 형성된 실리콘 표면에 선택적으로 흡착된 실리콘 나노선의 SEM 사진(도 4(B)는 (A)의 확대사진).4 is a SEM photograph of silicon nanowires selectively adsorbed onto a silicon surface formed according to Example 3 (FIG. 4 (B) is an enlarged photograph of (A)).

도 5은 실시예 5에 따라 형성된 금 표면에 선택적으로 흡착된 실리콘 나노선의 SEM 사진(도 5(B)는 (A)의 확대사진).FIG. 5 is a SEM photograph of silicon nanowires selectively adsorbed onto a gold surface formed in accordance with Example 5 (FIG. 5 (B) is an enlarged photograph of (A)).

Claims (26)

ⅰ) 나노구조 표면에 기능성 분자를 흡착시키는 단계; 및Iii) adsorbing functional molecules on the nanostructured surface; And ⅱ) 상기 기능성 분자가 흡착된 나노구조를 용매에 분산시켜 나노구조 함유 용액을 형성하는 단계를 포함하는Ii) dispersing the nanostructure to which the functional molecules are adsorbed in a solvent to form a nanostructure-containing solution. 나노구조의 분산방법.Dispersion method of nanostructures. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 기능성 분자가 친수성 분자인 경우에 상기 용매는 친수성 용매이며, 상기 기능성 분자가 소수성 분자인 경우에 상기 용매는 소수성 용매인The solvent is a hydrophilic solvent when the functional molecule is a hydrophilic molecule, and the solvent is a hydrophobic solvent when the functional molecule is a hydrophobic molecule. 나노구조의 분산방법.Dispersion method of nanostructures. 제2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 친수성 분자는 아미노프로필트리에톡시실란(aminopropyltriethoxysilane(APTES)), (3-메르캅토프로필)트리에톡시실란((3-mercaptopropyl)-triethoxysilane(MPTMS)), 16-메르캅토헥사데칸산(16-mercaptohexadecanoic acid(MHA)), 시스타민(cystamine) 및 그 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는The hydrophilic molecule is aminopropyltriethoxysilane (aminopropyltriethoxysilane (APTES)), (3-mercaptopropyl) triethoxysilane ((3-mercaptopropyl) -triethoxysilane (MPTMS)), 16-mercaptohexadecanoic acid (16 mercaptohexadecanoic acid (MHA), cystamine and mixtures thereof 나노구조의 분산방법.Dispersion method of nanostructures. 제2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 소수성 분자는 옥타데실트리클로로실란(octadecyltrichlorosilane(OTS)), 옥타데실트리메톡시실란(octadecyltrimethoxysilane(OTMS)), 옥타데실트리에톡시실란(octadecyltriethoxysilane(OTE)), 옥타데칸싸이올(octadecanethiol(ODT)) 및 그 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는The hydrophobic molecules include octadecyltrichlorosilane (OTS), octadecyltrimethoxysilane (OTMS), octadecyltriethoxysilane (OTE), and octadecanethiol (ODT). )) And mixtures thereof 나노구조의 분산방법.Dispersion method of nanostructures. 제2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 친수성 용매는 탈이온수(DI-water), 에탄올, 메탄올, 1,2-디클로로벤젠(1,2-dichlorobenzene), 이소프로필알코올(IPA) 및 그 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는The hydrophilic solvent is selected from the group consisting of DI water, ethanol, methanol, 1,2-dichlorobenzene, isopropyl alcohol (IPA) and mixtures thereof. 나노구조의 분산방법.Dispersion method of nanostructures. 제2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 소수성 용매는 벤젠, 헥산 및 그 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는The hydrophobic solvent is selected from the group consisting of benzene, hexane and mixtures thereof 나노구조의 분산방법.Dispersion method of nanostructures. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 ⅰ) 단계는 나노구조를 기능성 분자 함유 용액에 침지시키거나, 또는 나노구조를 기능성 분자 함유 기체에 노출시킴으로써 이루어지는Step iii) is performed by immersing the nanostructures in a solution containing functional molecules or by exposing the nanostructures to a functional molecule containing gas. 나노구조의 분산방법.Dispersion method of nanostructures. 제7항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 ⅰ) 단계는 1초 내지 10일 동안 이루어지는Step iii) is performed for 1 second to 10 days 나노구조의 분산방법.Dispersion method of nanostructures. 제7항에 있어서,The method of claim 7, wherein 나노구조를 기능성 분자 함유 기체에 노출시키는 것은 나노구조 및 기능성 분자를 밀폐 용기 속에 이격하여 배치한 후 50~200℃로 가열함으로써 이루어지는Exposing the nanostructures to a gas containing functional molecules is accomplished by placing the nanostructures and functional molecules spaced apart in a closed container and heating to 50-200 ° C. 나노구조의 분산방법.Dispersion method of nanostructures. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 ⅰ) 단계 후 기능성 분자가 흡착된 나노구조를 세척하는 단계를 더 포함하는And iii) washing the nanostructure to which the functional molecules are adsorbed after step iii). 나노구조의 분산방법.Dispersion method of nanostructures. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 ⅱ) 단계는 기능성 분자가 흡착된 나노구조를 용매에 침지시킨 후 초음파 세척기를 이용하여 1초 내지 1시간 동안 분산시킴으로써 이루어지는Step ii) is performed by immersing the nanostructure to which the functional molecules are adsorbed in a solvent and then dispersing for 1 second to 1 hour using an ultrasonic cleaner. 나노구조의 분산방법.Dispersion method of nanostructures. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 나노구조는 나노선, 나노입자, 나노튜브 및 그 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는The nanostructure is selected from the group consisting of nanowires, nanoparticles, nanotubes and mixtures thereof. 나노구조의 분산방법.Dispersion method of nanostructures. ⅰ) 나노구조 표면에 기능성 분자를 흡착시키는 단계;Iii) adsorbing functional molecules on the nanostructured surface; ⅱ) 상기 기능성 분자가 흡착된 나노구조를 용매에 분산시켜 나노구조 함유 용액을 형성하는 단계;Ii) dispersing the nanostructure to which the functional molecules are adsorbed in a solvent to form a nanostructure-containing solution; ⅲ) 상기 나노구조를 흡착시키고자 하는 고체 표면에, 상기 나노구조에 대한 접촉 에너지가 상기 고체 표면보다 높은 패터닝용 분자막을 소정 형태로 패터닝하는 단계; 및Iii) patterning, in a predetermined form, a patterned molecular film on the solid surface to which the nanostructure is to be adsorbed, the contact energy of the nanostructure being higher than the solid surface; And ⅳ) 상기 패터닝된 고체를 상기 나노구조 함유 용액에 침지시켜, 상기 나노구조가 상기 패터닝용 분자막이 형성되지 않은 고체 표면에 선택적으로 흡착되어 정렬되는 단계를 포함하는Iii) immersing the patterned solid in the nanostructure-containing solution such that the nanostructures are selectively adsorbed and aligned on a solid surface on which the patterning molecular film is not formed. 나노구조의 선택적인 흡착방법.Selective adsorption of nanostructures. ⅰ) 나노구조 표면에 기능성 분자를 흡착시키는 단계;Iii) adsorbing functional molecules on the nanostructured surface; ⅱ) 상기 기능성 분자가 흡착된 나노구조를 용매에 분산시켜 나노구조 함유 용액을 형성하는 단계;Ii) dispersing the nanostructure to which the functional molecules are adsorbed in a solvent to form a nanostructure-containing solution; ⅲ) 상기 나노구조를 흡착시키고자 하는 고체 표면에, 상기 나노구조에 대한 접촉 에너지가 상기 고체 표면보다 높은 패터닝용 분자막을 소정 형태로 패터닝하는 단계; 및Iii) patterning, in a predetermined form, a patterned molecular film on the solid surface to which the nanostructure is to be adsorbed, the contact energy of the nanostructure being higher than the solid surface; And ⅳ) 상기 나노구조를 흡착시키고자 하는 고체 표면에 상기 나노구조 함유 용액을 적하한 후 용매를 증발시켜, 상기 나노구조가 상기 패터닝용 분자막이 형성되지 않은 고체 표면에 선택적으로 흡착되어 정렬되는 단계를 포함하는Iii) dropping the nanostructure-containing solution on the solid surface to which the nanostructure is to be adsorbed, and then evaporating the solvent, whereby the nanostructure is selectively adsorbed and aligned on the solid surface on which the patterning molecular film is not formed. Containing 나노구조의 선택적인 흡착방법.Selective adsorption of nanostructures. 제13항 또는 제14항에 있어서,The method according to claim 13 or 14, 상기 나노구조 표면에 흡착된 기능성 분자가 친수성 분자인 경우 상기 패터닝용 분자막은 소수성 분자막이고, 상기 나노구조 표면에 흡착된 기능성 분자가 소수성 분자인 경우 상기 패터닝용 분자막은 친수성 분자막인When the functional molecules adsorbed on the surface of the nanostructures are hydrophilic molecules, the molecular film for patterning is a hydrophobic molecule membrane. When the functional molecules adsorbed on the surface of the nanostructures are hydrophobic molecules, the patterning molecular film is a hydrophilic molecular membrane. 나노구조의 선택적인 흡착방법.Selective adsorption of nanostructures. 제15항에 있어서,The method of claim 15, 상기 소수성 분자막은 옥타데실트리클로로실란(octadecyltrichlorosilane(OTS)), 옥타데실트리메톡시실란(octadecyltrimethoxysilane(OTMS)), 옥타데실트리에톡시실란(octadecyltriethoxysilane(OTE)), 옥타데칸싸이올(octadecanethio(ODT)) 및 그 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 분자로 이루어지는The hydrophobic molecular membrane is octadecyltrichlorosilane (OTS), octadecyltrimethoxysilane (OTMS), octadecyltriethoxysilane (OTE), octadecanethio (octadecanethio (octadecanethio) ODT)) and mixtures thereof 나노구조의 선택적인 흡착방법,Selective adsorption of nanostructures, 제15항에 있어서,The method of claim 15, 상기 친수성 분자막은 아미노프로필트리에톡시실란(aminopropyltriethoxysilane(APTES)), (3-메르캅토프로필)트리에톡시실란((3-mercaptopropyl)-triethoxysilane(MPTMS)), 16-메르캅토헥사데칸산(16-mercaptohexadecanoic acid(MHA)), 시스타민(cystamine) 및 그 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 분자로 이루어지는The hydrophilic molecular film is aminopropyltriethoxysilane (aminopropyltriethoxysilane (APTES)), (3-mercaptopropyl) triethoxysilane ((3-mercaptopropyl) -triethoxysilane (MPTMS)), 16-mercaptohexadecanoic acid ( 16-mercaptohexadecanoic acid (MHA)), cystamine and mixtures thereof 나노구조의 선택적인 흡착방법.Selective adsorption of nanostructures. 제13항 또는 제14항에 있어서,The method according to claim 13 or 14, 상기 ⅲ) 단계 후, 상기 패터닝용 분자막이 형성되지 않은 고체 표면에 나노구조 흡착용 분자막을 형성하는 단계를 더 포함하는After the step iii), further comprising the step of forming a molecular film for nanostructure adsorption on the solid surface is not formed the molecular film for patterning 나노구조의 선택적인 흡착방법.Selective adsorption of nanostructures. 제18항에 있어서, 상기 나노구조 흡착용 분자막을 형성한 후, 상기 나노구조 흡착용 분자막 상에 상기 나노구조에 흡착된 기능성 분자와 화학 결합을 하는 분자막을 형성하는 단계를 더 포함하는19. The method of claim 18, further comprising: forming a molecular membrane chemically bonded to functional molecules adsorbed to the nanostructures on the nanostructure adsorption molecular membrane after forming the nanostructure adsorption molecular membrane. 나노구조의 선택적인 흡착방법.Selective adsorption of nanostructures. 제18항에 있어서,The method of claim 18, 상기 나노구조 표면에 흡착된 기능성 분자가 친수성 분자인 경우 상기 패터닝용 분자막은 소수성 분자막이고 상기 나노구조 흡착용 분자막은 친수성 분자막이며,When the functional molecules adsorbed on the surface of the nanostructures are hydrophilic molecules, the molecular film for patterning is a hydrophobic molecular film, and the molecular film for nanostructure adsorption is a hydrophilic molecular film. 상기 나노구조 표면에 흡착된 기능성 분자가 소수성 분자인 경우 상기 패터닝용 분자막은 친수성 분자막이고 상기 나노구조 흡착용 분자막은 소수성 분자막인When the functional molecules adsorbed on the surface of the nanostructures are hydrophobic molecules, the patterning molecular film is a hydrophilic molecular film and the nanostructure adsorption molecular film is a hydrophobic molecular film. 나노구조의 선택적인 흡착방법.Selective adsorption of nanostructures. 제20항에 있어서,The method of claim 20, 상기 친수성 분자막은 아미노프로필트리에톡시실란(aminopropyltriethoxysilane(APTES)), (3-메르캅토프로필)트리에톡시실란((3-mercaptopropyl)-triethoxysilane(MPTMS)), 16-메르캅토헥사데칸산(16-mercaptohexadecanoic acid(MHA)), 시스타민(cystamine) 및 그 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 분자로 이루어지는 The hydrophilic molecular film is aminopropyltriethoxysilane (aminopropyltriethoxysilane (APTES)), (3-mercaptopropyl) triethoxysilane ((3-mercaptopropyl) -triethoxysilane (MPTMS)), 16-mercaptohexadecanoic acid ( 16-mercaptohexadecanoic acid (MHA)), cystamine and mixtures thereof 나노구조의 선택적인 흡착방법.Selective adsorption of nanostructures. 제20항에 있어서,The method of claim 20, 상기 소수성 분자막은 옥타데실트리클로로실 란(octadecyltrichlorosilane(OTS)), 옥타데실트리메톡시실란(octadecyltrimethoxysilane(OTMS)), 옥타데실트리에톡시실란(octadecyltriethoxysilane(OTE)), 옥타데칸싸이올(octadecanethio(ODT)) 및 그 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 분자로 이루어지는The hydrophobic molecular membrane may be octadecyltrichlorosilane (OTS), octadecyltrimethoxysilane (OTMS), octadecyltriethoxysilane (OTE), octadecanethiool (octadecanethio) (ODT)) and mixtures thereof 나노구조의 선택적인 흡착방법.Selective adsorption of nanostructures. 제13항 또는 제14항에 있어서,The method according to claim 13 or 14, 상기 ⅲ) 단계 후, 상기 패터닝용 분자막이 형성되지 않은 고체 표면에 상기 나노구조에 흡착된 기능성 분자와 화학 결합을 하는 분자막을 형성하는 단계를 더 포함하는After the step iii), further comprising forming a molecular film chemically bonded to the functional molecules adsorbed to the nanostructure on a solid surface on which the patterning molecular film is not formed. 나노구조의 선택적인 흡착방법.Selective adsorption of nanostructures. 제13항 또는 제14항에 있어서,The method according to claim 13 or 14, 상기 ⅲ) 단계는 마이크로컨택 프린팅(microcontact printing), 포토리소그래피(photopithgraphy), 딥-펜 나노리소그래피(dip-pen nanolithography), 전자빔 리소그래피(e-beam lithography), 이온-빔 리소그래피(ion-beam lithgraphy), 나노 그래프팅(nano grafting), 나노 쉐이빙(nano shaving) 또는 STM 리소그래피(STM lithography)에 의하여 이루어지는The step iii) includes microcontact printing, photolithography, dip-pen nanolithography, e-beam lithography, and ion-beam lithgraphy. By nano grafting, nano shaving or STM lithography 나노구조의 선택적인 흡착방법.Selective adsorption of nanostructures. 제13항 또는 제14항에 있어서,The method according to claim 13 or 14, 상기 나노구조는 나노선, 나노입자, 나노튜브 및 그 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는The nanostructure is selected from the group consisting of nanowires, nanoparticles, nanotubes and mixtures thereof. 나노구조의 선택적인 흡착방법.Selective adsorption of nanostructures. 제13항 또는 제14항에 있어서,The method according to claim 13 or 14, 상기 ⅲ) 단계에서 패터닝용 분자막이 표면에 패터닝되는 고체는 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu), 갈륨아세닉(GaAs), 인듐인(InP), 백금(Pt), 유리(glass), 실리콘(Si), Si-H 결합을 갖는 고체, 산화물 및 그 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는Solids patterned on the surface of the patterning molecular film in the step iii) are gold (Au), silver (Ag), copper (Cu), gallium arsenic (GaAs), indium phosphorus (InP), platinum (Pt), glass selected from the group consisting of glass, silicon (Si), solids with Si-H bonds, oxides and mixtures thereof 나노구조의 선택적인 흡착방법.Selective adsorption of nanostructures.
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