KR20190034747A - Manufacturing system of metal nanoparticles using multi laser ablation - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a system for manufacturing a metal nanoparticle using multi-laser ablation, which comprises: a first reactor; a first laser source to irradiate energy to the first reactor; a horizontal tubular second reactor; a second laser source to irradiate energy to the second reactor; and a fluid moving control unit disposed between the first and second reactors. According to the present invention, the first reactor has a closed structure having a metal mounting plate formed therein to mount a metal ingot thereon and is filled with a reaction solution, and the second reactor is divided into a D1 area with a diameter of D1 and a D2 area with a diameter of D2 that is equal to or less than D1. Moreover, the second laser source is irradiated to the D2 area and a reflective mirror with a concave curvature is disposed in the second reactor to collect the irradiated second laser source in the D2 area, thereby continuously manufacturing a large amount of metal nanoparticles with a uniform size.

Description

다중 레이저 어블레이션을 이용한 금속 나노 입자의 제조 시스템 {MANUFACTURING SYSTEM OF METAL NANOPARTICLES USING MULTI LASER ABLATION}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a manufacturing system of metal nanoparticles using multiple laser ablation,

본 발명은 균일한 크기의 금속 나노 입자를 대량 생산할 수 있는 다중 레이저 어블레이션을 이용한 나노 입자의 제조 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a system for producing nanoparticles using multiple laser ablation capable of mass-producing metal nanoparticles of uniform size.

나노 입자를 제조하는 대표적인 방법으로 열분해법, 레이저 어블레이션법 등이 있다. Representative methods for producing nanoparticles include pyrolysis and laser ablation.

열분해법은 전구체를 이용하여 나노 입자를 제조하는 방법이다. 상기 전구체는 반응기에서 열분해되고, 열분해된 전구체가 나노 입자로 성장하게 된다. 이 방법은 비교적 간단하고 나노 입자의 크기가 용이하게 제어될 수 있다. 그러나, 나노 입자의 크기가 전구체의 농도에 따라 결정되기 때문에, 작은 크기의 나노 입자를 제조하기 위해서는 전구체의 농도가 낮아야 한다. 이와 같은 방법에서는, 전구체의 농도가 낮기 때문에 한번의 제조공정에서 생산되는 나노 입자의 양이 적다.Pyrolysis is a method for producing nanoparticles using a precursor. The precursor is pyrolyzed in the reactor and the pyrolyzed precursor is grown as nanoparticles. This method is relatively simple and the size of the nanoparticles can be easily controlled. However, since the size of the nanoparticles is determined by the concentration of the precursor, the concentration of the precursor should be low in order to produce small-sized nanoparticles. In this method, since the concentration of the precursor is low, the amount of nanoparticles produced in one manufacturing step is small.

레이저 어블레이션법은 벌크타겟 또는 에어로졸 파우더 형태의 타겟을 레이저빔으로 스퍼터링하여 상기 타겟물질로부터 나노 입자를 얻어낸다. 이 방법은 레이저 스퍼터링에서부터 나노 입자의 생성까지의 과정이 수 나노초(nano second) 동안에 이루어지기 때문에 제조되는 나노 입자의 크기를 제어하는 것이 어렵다. 따라서, 제조되는 나노 입자의 크기가 불균일하며 입자의 크기분포 편차가 크다. The laser ablation method spatters a target in the form of a bulk target or an aerosol powder with a laser beam to obtain nanoparticles from the target material. This method is difficult to control the size of the nanoparticles produced since the process from laser sputtering to nanoparticle formation takes place in a few nanoseconds. Therefore, the size of the nanoparticles produced is uneven and the size distribution of the particles is large.

이와 같은 방법에서는, 제조된 나노 입자들이 균일한 입자크기 분포를 가지도록 하는 후속공정이 필요하므로 나노 입자의 제조공정이 복잡해진다. 또한, 상기 후속공정에서 입자들의 선별이 어려울 뿐만 아니라, 제조된 입자들 중에서 선별되는 입자들의 양이 매우 작기 때문에 생산수율이 낮아질 수 있다. In such a method, a manufacturing process of the nanoparticles is complicated because a subsequent process is required to make the produced nanoparticles have a uniform particle size distribution. In addition, it is difficult to select particles in the subsequent process, and the production yield may be lowered because the amount of particles selected from the produced particles is very small.

미국 특허 US 제5,585,020호는 실리콘 파우더 에어로졸(Si powder aerosol)을 레이저로 조사하여 나노 입자를 제조하는 방법을 개시한다. 상기 개시된 제조방법에 의할 경우, 제조된 나노 입자들의 크기는 여전히 불균일하며, 입자들의 크기분포가 매우 넓다는 문제점이 있다.U.S. Patent No. 5,585,020 discloses a method for producing nanoparticles by laser irradiation of a silicon powder aerosol. According to the above-described manufacturing method, the size of the nanoparticles produced is still uneven and the size distribution of the particles is very wide.

또한, 미국 특허 제6,230,572호는 입자의 크기에 따른 전기 이동도(electrical mobility) 차이에 따라 나노 입자를 분리하여, 이미 제조된 나노 입자의 크기분포를 감소시키는 장치를 개시한다. 상기 개시된 장치에 의할 경우, 제조된 나노 입자의 크기분포를 감소시킬 수 있으나, 제조된 입자들 중에서 선별되는 입자들의 양이 매우 작기 때문에 생산수율이 낮다는 문제점이 있다.In addition, U.S. Patent No. 6,230,572 discloses an apparatus for separating nanoparticles according to the difference in electrical mobility according to the size of the particles, thereby reducing the size distribution of the already prepared nanoparticles. In the case of the above-described apparatus, the size distribution of the prepared nanoparticles can be reduced, but the production yield is low because the amount of particles selected from the produced particles is very small.

본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 금속 나노 입자의 생성과 동시에 입자의 크기 분포를 용이하게 제어하며, 균일한 크기의 나노 입자를 연속적으로 대량 생산할 수 있는 다중 레이저 어블레이션을 이용한 금속 나노 입자의 제조 시스템을 제공하는 데 그 목적이 있다. Disclosure of the Invention The present invention has been made to solve the problems of the prior art described above, and it is an object of the present invention to provide a multi-laser ablation device capable of easily controlling the size distribution of metal nanoparticles and simultaneously producing mass- And to provide a system for manufacturing metal nanoparticles using the same.

본 발명은 제1 반응기; 제1 반응기에 에너지를 조사하는 제1 레이저 광원; 수평 관형 제2 반응기; 제2 반응기에 에너지를 조사하는 제2 레이저 광원; 및 제1 반응기와 제2반응기 사이의 유체 이동제어부를 포함하여 구비하고, 상기 제1 반응기는 내부에 금속잉곳이 안치되는 금속안치대가 형성되고 반응액이 충진된 밀폐구조이며, 상기 제2 반응기는 직경이 D1인 영역과, 상기 직경이 D1 이하인 D2 영역으로 구분되고 상기 D2 영역에 제2 레이저 광원이 조사되고, 상기 조사된 제2 레이저 광이 D2 영역내에서 집속하도록 제2 반응기 내부에 오목곡률을 갖는 반사경이 구비된 것임을 특징으로 하는 금속 나노 입자의 제조 시스템을 제공한다. The present invention provides a process for the preparation of A first laser light source for irradiating energy to the first reactor; A horizontal tubular second reactor; A second laser light source for irradiating energy to the second reactor; And a fluid movement controller between the first reactor and the second reactor, wherein the first reactor is a closed structure in which a metallic stand is formed in which a metal ingot is placed and a reaction liquid is filled, The first laser light source is divided into a region having a diameter of D1 and a region of D2 having a diameter of D1 or less, a second laser light source is irradiated on the region D2, and a concave curvature The present invention also provides a system for manufacturing metal nanoparticles.

본 발명에 따른 다중 레이저 어블레이션을 이용한 금속 나노 입자의 제조 시스템은 2회 이상의 레이저 어블레이션 공정을 수행하여, 입자 크기의 분포가 균일한 금속 나노 입자를 연속적으로 대량 생산할 수 있는 이점이 있다. The system for manufacturing metal nanoparticles using multiple laser ablation according to the present invention has an advantage that two or more laser ablation processes can be performed to continuously mass-produce metal nanoparticles having a uniform particle size distribution.

또한, 본 발명에 따른 다중 레이저 어블레이션을 이용한 금속 나노 입자의 제조 시스템은 레이저의 광원을 반사시켜 재사용이 가능하여 에너지 효율이 우수하고, 상기 반사된 광원에 의해 금속 나노 입자를 보다 균일하게 미세화할 수 있다는 이점이 있다. In addition, the system for manufacturing metal nanoparticles using multiple laser ablation according to the present invention is excellent in energy efficiency because it can be reused by reflecting a light source of a laser, and the metal nanoparticles are more uniformly miniaturized by the reflected light source There is an advantage to be able to.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 다중 레이저 어블레이션을 이용한 나노 입자의 제조 시스템을 나타낸 것이고,
도 2 및 3는 본 발명의 일실시예에 따른 제2 반응기 2개 이상이 연속적으로 연결 구비된 다중 레이저 어블레이션을 이용한 나노 입자의 제조 시스템을 나타낸 것이다.
도 4a및 도 4b는 본 발명의 일실시예에 따른 다중 레이저 어블레이션을 이용한 나노 입자의 제조 시스템에 배열되는 반사경과, 상기 반사경에 의한 광 집속, 확산 및 재집속을 도식화한 것이다. FIG. 1 illustrates a system for manufacturing nanoparticles using multiple laser ablation according to an embodiment of the present invention,
FIGS. 2 and 3 illustrate a system for manufacturing nanoparticles using multiple laser ablation in which two or more second reactors are continuously connected in accordance with an embodiment of the present invention.
FIGS. 4A and 4B are diagrams illustrating a reflector arranged in a system for producing nanoparticles using multiple laser ablation according to an embodiment of the present invention, and light focusing, diffusion, and refocusing by the reflector. FIG.

본 발명은 균일한 크기의 금속 나노 입자를 대량 생산할 수 있는 다중 레이저 어블레이션을 이용한 나노 입자의 제조 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a system for producing nanoparticles using multiple laser ablation capable of mass-producing metal nanoparticles of uniform size.

이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.Prior to this, terms and words used in the present specification and claims should not be construed as limited to ordinary or dictionary terms, and the inventor should appropriately interpret the concepts of the terms appropriately It should be interpreted in accordance with the meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention based on the principle that it can be defined.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들은 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Therefore, the embodiments described in the present specification and the configurations shown in the drawings are only the most preferred embodiments of the present invention, and not all of the technical ideas of the present invention are described. Therefore, It should be understood that various equivalents and modifications may be present.

본 발명에 따른 다중 레이저 어블레이션을 이용한 금속 나노 입자의 제조 시스템을 첨부한 도면을 참고로 하여 상세히 기술되는 실시예에 의하여 그 특징들을 이해할 수 있다.The system for manufacturing metal nanoparticles using multiple laser ablation according to the present invention can be understood in detail by the embodiments described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1에 의하면, 본 발명에 따른 다중 레이저 어블레이션을 이용한 금속 나노 입자의 제조 시스템은 다단계의 다중 레이저 어블레이션을 이용하여 금속 잉곳으로부터 균일한 크기의 금속 나노 입자를 연속적으로 대량 생산하는 시스템에 관한 것이다. 1, a system for manufacturing metal nanoparticles using multiple laser ablation according to the present invention is a system for continuously mass-producing metal nanoparticles of a uniform size from a metal ingot using multi-stage multiple laser ablation will be.

구체적으로, 제1 반응기(10); 제1 반응기에 에너지를 조사하는 제1 레이저 광원(13); 수평 관형 제2 반응기(20); 제2 반응기에 에너지를 조사하는 제2 레이저 광원(23); 및 제1 반응기와 제2반응기 사이의 유체 이동제어부(30)를 포함하여 구비된다.Specifically, the first reactor 10; A first laser light source (13) for irradiating energy to the first reactor; A horizontal tubular second reactor 20; A second laser light source (23) for applying energy to the second reactor; And a fluid movement control unit (30) between the first reactor and the second reactor.

이하, 본 발명에 따른 미세먼지 제거 장치의 각부의 구성을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the configuration of each part of a fine dust removing apparatus according to the present invention will be described in detail.

먼저, 제1 반응기(10)는 내부에 금속잉곳(15)이 안치되는 금속안치대(17)가 형성되고 반응액이 충진된 밀폐구조이다. 상기 반응액이 충진된 밀폐된 구조는 레이저 조사에 의한 반응액의 유동을 최소화하므로 미리 제어된 초점에서 측정되는 반응액의 높이를 일정하게 유지하고 레이저광의 굴절을 최소화할 수 있다 First, the first reactor 10 is a sealed structure in which a metal stand 17 on which a metal ingot 15 is placed is formed and a reaction liquid is filled. The closed structure filled with the reaction solution minimizes the flow of the reaction solution by laser irradiation, so that the height of the reaction solution measured at the previously controlled focal point can be kept constant and the refraction of the laser light can be minimized

상기 반응액은 레이저 어블레이션 효율에 부정적인 영향을 미치지 않는 것이면 특별히 한정하지는 않으며, 금속잉곳의 종류, 밀도, 끓는점, 표면장력, 유전상수 등에 따라 적절히 조절할 수 있다. 이러한 용매는 일반적으로 산성을 가지나 환경 및 목적에 따라 pH는 조절될 수 있다.The reaction liquid is not particularly limited as long as it does not adversely affect the laser ablation efficiency and can be appropriately adjusted depending on the kind, density, boiling point, surface tension, dielectric constant, etc. of the metal ingot. These solvents are generally acidic, but the pH can be controlled depending on the environment and purpose.

상기 금속잉곳(15)은 목적으로 하는 금속의 종류에 따라 적절히 선택 사용할 수 있으며, 예를 들면 팔라듐, 로듐, 이리듐, 루테늄, 금, 철, 코발트, 니켈, 망간, 크롬, 바나듐, 티타늄, 니오븀, 몰리브덴 및 텅스텐으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 사용할 수 있다. 이러한 금속잉곳의 형태는 당 분야에서 일반적으로 사용되는 것으로 레이저 광원에 의해 입자 생성이 가능한 것이면 특별히 한정하지는 않으며, 예를 들면 시트(sheet), 호일(foil) 등의 박막형 또는 도선형을 사용할 수 있다.The metal ingot 15 may be appropriately selected depending on the type of the desired metal and may be selected from the group consisting of palladium, rhodium, iridium, ruthenium, gold, iron, cobalt, nickel, manganese, chromium, vanadium, Molybdenum, and tungsten may be used. The shape of the metal ingot is generally used in the art, and is not particularly limited as long as it can generate particles by a laser light source. For example, a thin film or a wire type such as a sheet or a foil can be used .

상기 금속잉곳 안치대(17)는 금속잉곳(15)을 고정하는 역할을 하는 것으로 일례로 박막형을 사용하는 경우 착탈식에 의해 박막형 금속잉곳을 삽입 및 고정할 수 있으며, 도선형을 사용하는 경우 요홈 등을 이용하여 주입된 도선형 금속잉곳이 안착되어 고정될 수 있다.The metal ingot mounting table 17 serves to fix the metal ingot 15. For example, when a thin film type is used, the thin metal type ingot can be inserted and fixed by a detachable type. In the case of using a wire type, Type metal ingot can be seated and fixed.

또한, 제1 반응기(10)는 금속잉곳(15)에 레이저광을 조사하기 위하여 제1 레이저 광원(13)이 조사되는 부분이 광투과형 재질로 이루어진다.In the first reactor 10, the portion irradiated with the first laser light source 13 for irradiating the metal ingot 15 with laser light is made of a light transmitting type material.

상기 광투과형 재질은 당 분야에서 일반적으로 사용되는 것으로 특별히 한정하지는 않으나, 예를 들면 유리 또는 고분자 소재가 사용될 수 있다. 상기 고분자 소재는 에틸렌비닐아세테이트(PVA), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리카보네이트(PC), 폴리비닐알코올(PVA), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 폴리올레핀(PO) 및 폴리이미드(PI)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상이 사용될 수 있다. 이러한 광투과형 재질은 광의 특성에 따라 선택 사용할 수 있으며, 이들은 혼합 사용하여 단일층을 구성하거나 복수의 층으로 구성될 수 있다.The light transmission type material is generally used in the art and is not particularly limited. For example, glass or a polymer material may be used. The polymer material may be at least one selected from the group consisting of ethylene vinyl acetate (PVA), polyethylene terephthalate (PET), polycarbonate (PC), polyvinyl alcohol (PVA), polymethylmethacrylate (PMMA), polyolefin (PO) May be used. Such a light transmission type material can be selectively used depending on the characteristics of light, and they can be mixed to form a single layer or a plurality of layers.

다음으로, 제2 반응기(20)는 직경이 D1인 영역(A)과 D2 영역(B)으로 구분되고, 상기 D2 영역(B)은 제2 레이저 광원(23)이 조사되는 영역이다. Next, the second reactor 20 is divided into a region A having a diameter of D1 and a region D2 having a diameter D, and the region D2 is a region irradiated with the second laser light source 23.

상기 D2영역(B)은 D1 이하의 직경 크기를 가지고, 바람직하기로는 D2영역(B) 은 D1의 20 내지 80% 직경 크기를 가지는 것이 좋다. The D2 region (B) has a diameter of D1 or less, preferably the D2 region (B) has a diameter of 20 to 80% of D1.

또한 상기 D2 영역(B)은 사용하는 레이저의 초점크기, 레이저의 굴곡도 및 유체 유동 특성 등을 고려하여 결정될 수 있으며, 단일 초점을 가지는 시스템의 경우 사용되는 레이저의 초점크기 대비 약 20 ~ 400 배를 유지하는 것이 바람직하다. The D2 region B may be determined in consideration of the focal length of the laser to be used, the degree of bending of the laser, and the flow characteristics of the laser. In the case of a system having a single focal point, .

상기 D2영역(B)은 조사된 제2 레이저 광(23)이 D2 영역(B)내에서 집속하도록 제2 반응기(20) 내부에 오목곡률을 갖는 반사경(40)이 구비된다. 상기 제2 레이저 광원(23)이 조사되는 부분이 광투과형 재질로 이루어지며, 광투과형 재질은 상기에서 언급한 것과 동일하다.The D2 region B is provided with a reflecting mirror 40 having a concave curvature inside the second reactor 20 so that the irradiated second laser beam 23 is converged in the D2 region B. [ The portion irradiated with the second laser light source 23 is made of a light transmitting type material, and the light transmitting type material is the same as that described above.

상기 반사경(40)은 D2영역의 직경 및 관의 길이는, 레이저 광의 각도 및 크기, 광이 집속되는 영역의 크기, 레이저 펄스폭과 펄스 반복률, 제1 반응기에서 제조된 금속입자의 이동속도 등에 따라 적절히 설계하는 것이 바람직하다. The diameter of the D2 region and the length of the tube of the reflector 40 depend on the angle and size of the laser beam, the size of the area where the light is focused, the laser pulse width and the pulse repetition rate, the moving speed of the metal particles produced in the first reactor, It is desirable to design it appropriately.

또한, 상기 반사경(40)은 제2 레이저 광의 집속, 상기 집속된 광의 확산 및 상기 확산된 광의 재집속이 반복 수행되도록 다수 개 배치하는 것이 바람직하다. 이의 경우 좋다. 이의 경우, 제2 반응기 내에 배치되는 반사경의 개수 및 상기 반사경에 의해 집속, 확산, 재집속되는 광의 효율, 제1 반응기(10)에서 제조된 금속입자의 이동속도 등을 다양하게 고려하여 설계하는 것이 바람직하다.It is preferable that the reflector 40 is disposed in a plurality such that the second laser light is condensed, the diffused light is diffused, and the diffused light is refocused. This is good. In this case, the number of reflecting mirrors disposed in the second reactor and the efficiency of light to be focused, diffused, and refocused by the reflecting mirror, the moving speed of the metal particles produced in the first reactor 10, desirable.

도 4a 및 4b는 본 발명의 일실시예에 따른 다중 레이저 어블레이션을 이용한 나노 입자의 제조 시스템에 배열되는 반사경과, 상기 반사경에 의한 광 집속, 확산 및 재집속을 도식화한 것이다. FIGS. 4A and 4B are diagrams illustrating a reflector arranged in a nanoparticle manufacturing system using multiple laser ablation according to an embodiment of the present invention, and light focusing, diffusion, and refocusing by the reflector.

상기 도 4a는 제2 레이저 광원이 집속되는 경우이고, 도 4b는 제2 레이저 광원이 평행광으로 입사되는 경우이다. 상기 반사경의 크기는 그 직경이 두개의 반사경의 초점 길이의 합보다는 큰 것이 바람직하다. 또한 제2 반응기의 길이에 따라 반사경의 개수를 적절히 조절할 수 있다. 4A shows a case where the second laser light source is focused, and FIG. 4B shows a case where the second laser light source is incident with parallel light. The size of the reflector is preferably larger than the sum of the focal lengths of the two reflectors. Also, the number of reflecting mirrors can be appropriately adjusted according to the length of the second reactor.

제1 레이저 광(13) 및 제2 레이저 광(23)은 당 분야에서 일반적으로 사용되는 것으로 레이저 광 발생 장치를 이용하여 광원을 얻을 수 있다.The first laser light 13 and the second laser light 23 are generally used in the art, and a light source can be obtained by using a laser light generating device.

구체적으로 상기 제1 레이저 광(13)은 100 내지 2000 ㎚ 파장범위이고, 1000 ns 미만의 펄스폭을 갖는 고체 레이저, 상기 제2 레이저 광(23)은 200 내지 1100 ㎚ 파장범위이고, 200 ns 미만의 펄스폭을 갖는 고체 레이저를 이용하여 얻을 수 있다.Specifically, the first laser light 13 is a solid laser having a wavelength range of 100 to 2000 nm and a pulse width of less than 1000 ns. The second laser light 23 is in a wavelength range of 200 to 1100 nm and less than 200 ns Lt; RTI ID = 0.0 > of < / RTI >

제1 레이저 광원(13) 및 제2 레이저 광원(23)은 각각의 반응기에 안치된 타겟인 금속을 스퍼터링하여 반응기 내에 양전하들이 다수 발생하게 되며, 이러한 양전하들이 서로 충돌하면서 결합하여 하나의 나노 입자로 성장한다. 이때 충돌회수가 많아질수록 나노 입자의 사이즈는 커지게 된다.The first laser light source 13 and the second laser light source 23 sputter a metal targeted in each reactor to generate a large number of positive charges in the reactor. These positive charges collide with each other to form a single nanoparticle It grows. At this time, the larger the number of collisions, the larger the size of the nanoparticles.

제1 반응기(10)와 제2반응기(20) 사이의 유체 이동제어부(30)는 당 분야에서 일반적으로 사용되는 것으로 특별히 한정하지 않으며, on/off시스템에 의한 유체의 출입 제어와 유체의 속도 제어 등이 사용될 수 있다.The fluid movement control unit 30 between the first reactor 10 and the second reactor 20 is not particularly limited as it is generally used in the related art and includes a fluid flow control and on / Etc. may be used.

본 발명에 따른 다중 레이저 어블레이션을 이용한 금속 나노 입자의 제조 시스템은 제1 반응기(10)의 제1 레이저 광(13)이 조사되는 영역과 제2 반응기(20)의 제2 레이저 광(23)이 조사되는 영역 사이에, 제1 및 제2 반응기 내부의 온도를 제어하기 위한 온도조절장치가 추가로 구비될 수 있다.(미도시)The system for producing metal nanoparticles using multiple laser ablation according to the present invention is characterized in that a region of the first reactor 10 in which the first laser light 13 is irradiated and a region of the second laser light 23 in the second reactor 20, (Not shown) may be additionally provided between the irradiated regions to control the temperature inside the first and second reactors.

상기 온도조절장치는 당 분야에서 일반적으로 사용되는 것으로 특별히 한정하지는 않으며, 이러한 온도조절장치에 의해 각 반응기에서 생성된 금속나노입자의 크기 조절 및 반응기내에서 다양한 합금을 용이하게 제조할 수 있다.The temperature regulating device is not particularly limited as it is commonly used in the art, and various temperature regulating devices can be used to control the size of the metal nanoparticles produced in each reactor and various alloys in the reactor.

또한, 본 발명에 따른 다중 레이저 어블레이션을 이용한 금속 나노 입자의 제조 시스템은 제1 반응기(10)의 제1 레이저 광(13)에 의해 생성된 금속 입자는 상대적으로 입경이 큰 금속 입자가 제2 반응기(20)의 제2 레이저 광(23)에 조사되도록 하는 입도분리장치가 추가로 구비될 수 있다.(미도시)Further, in the metal nanoparticle manufacturing system using the multiple laser ablation according to the present invention, the metal particles produced by the first laser light 13 of the first reactor 10, (Not shown) for irradiating the laser light 23 to the second laser light 23 of the reactor 20 may be additionally provided.

상기 입도분리장치는 당 분야에서 일반적으로 사용되는 것으로 특별히 한정하지 않으며, 입도분리장치에 의해 제1 반응기(10)에서 얻어진 금속입자의 선별과정으로 상대적으로 크기가 큰 입자는 제 2반응기(20)의 제2 레이저 광(20)에 조사되도록 한다. 이로써, 제2 반응기(20)를 거쳐 얻어진 입자는 균일한 직경을 유지하는데 보다 유리하다.The particle size separator is generally used in the art and is not particularly limited. Particles of relatively large size may be collected in the second reactor 20 by the sorting process of the metal particles obtained in the first reactor 10 by the particle size separator. The second laser beam 20 is irradiated. As a result, the particles obtained through the second reactor 20 are more advantageous in maintaining a uniform diameter.

또한, 본 발명에 따른 다중 레이저 어블레이션을 이용한 금속 나노 입자의 제조 시스템을 구성하는 제1 레이저 광원(13) 및 제2 레이저 광원(23)은 각각 독립적으로 광원의 방출 방향이 유체의 이동방향과 수직 또는 수평일 수 있다.The first laser light source 13 and the second laser light source 23 constituting the system for manufacturing metal nanoparticles using the multiple laser ablation according to the present invention are independently configured such that the emission direction of the light source is independent of the direction of movement of the fluid It can be vertical or horizontal.

이때, 상기 수직은 유체의 이동방향에 대하여 90 ± 10°이내이고, 수평은 유체의 이동방향에 대하여 0 ± 10°이내 범위를 의미한다.In this case, the vertical is within 90 ± 10 ° with respect to the moving direction of the fluid, and the horizontal means within 0 ± 10 ° with respect to the moving direction of the fluid.

또한, 본 발명에 따른 다중 레이저 어블레이션을 이용한 금속 나노 입자의 제조 시스템은 도 2 및 3과 같이 상기 수평 관형 제2 반응기(20a, 20b, 20c)가 2개 이상 연속적으로 연결되어 구비될 수 있다.2 and 3, the system for manufacturing metal nanoparticles using multiple laser ablation according to the present invention may include two or more horizontal tubular reactors 20a, 20b and 20c connected in series .

상기 2개 이상 연속적으로 연결된 각각의 제2 반응기(20a, 20b, 20c)는 에너지를 조사하는 제2 레이저 광원(23a, 23b, 23c)이 각 별도로 구비된다. 이때, 상기 제2 레이저 광원(23a, 23b, 23c)은 공정의 용이성 등을 고려하면 광원의 방출 방향이 유체의 이동방향과 수평인 것이 바람직하다.Each of the second reactors 20a, 20b, and 20c connected to two or more of them is separately provided with second laser light sources 23a, 23b, and 23c for irradiating energy. In this case, it is preferable that the direction of emission of the light source is parallel to the direction of movement of the fluid in consideration of easiness of process, etc., of the second laser light sources 23a, 23b, and 23c.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형 가능한 것으로, 본 발명의 보호범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the invention. The scope of protection of the present invention should be construed under the following claims, and all technical ideas within the scope of equivalents thereof should be construed as being included in the scope of the present invention.

10: 제1 반응기 13: 제1 레이저 광원
15: 금속잉곳 17: 금속안치대
20, 20a, 20b, 20c: 수평 관형 제2 반응기
23, 23a, 23b, 23c: 제2 레이저 광원
A: 직경이 D1인 영역 B: 직경이 D2인 영역
30: 유체 이동제어부
40: 오목곡률을 갖는 반사경10: first reactor 13: first laser source
15: Metal ingot 17: Metal stand
20, 20a, 20b, 20c: Horizontal tubular second reactor
23, 23a, 23b, 23c: a second laser light source
A: area having a diameter of D1: area having a diameter of D2
30: Fluid movement control unit
40: reflector having concave curvature

Claims (8)

제1 반응기; 제1 반응기에 에너지를 조사하는 제1 레이저 광원; 수평 관형 제2 반응기; 제2 반응기에 에너지를 조사하는 제2 레이저 광원; 및 제1 반응기와 제2반응기 사이의 유체 이동제어부를 포함하여 구비하고,
상기 제1 반응기는 내부에 금속잉곳이 안치되는 금속안치대가 형성되고 반응액이 충진된 밀폐구조이며,
상기 제2 반응기는 직경이 D1인 영역과, 상기 직경이 D1 이하인 D2 영역으로 구분되고 상기 D2 영역에 제2 레이저 광원이 조사되고,
상기 조사된 제2 레이저 광이 D2 영역내에서 집속하도록 제2 반응기 내부에 오목곡률을 갖는 반사경이 구비된 것임을 특징으로 하는 금속 나노 입자의 제조 시스템.
A first reactor; A first laser light source for irradiating energy to the first reactor; A horizontal tubular second reactor; A second laser light source for irradiating energy to the second reactor; And a fluid movement controller between the first reactor and the second reactor,
Wherein the first reactor is a closed structure in which a metallic stand is formed in which a metal ingot is placed and a reaction liquid is filled therein,
The second reactor is divided into a region having a diameter of D1 and a region of D2 having a diameter of D1 or less, the region of D2 being irradiated with a second laser light source,
And a reflector having a concave curvature in the interior of the second reactor so that the irradiated second laser light is focused in the region D2.
청구항 1에 있어서, 상기 오목곡률을 갖는 반사경은 제2 레이저 광의 집속, 상기 집속된 광의 확산 및 상기 확산된 광의 재집속이 반복 수행되도록 제2 반응기 내부에 다수개 배치되는 것임을 특징으로 하는 금속 나노 입자의 제조 시스템.
[Claim 2] The method according to claim 1, wherein the reflector having the concave curvature is disposed in the second reactor so that the second laser light is condensed, the condensed light is diffused, and the diffused light is refocused repeatedly. ≪ / RTI >
청구항 1에 있어서, 상기 제1 반응기는 제1 레이저 광을 조사하여 금속잉곳으로부터 금속 입자를 생성하고, 제2 반응기는 제2 레이저 광을 조사하여 상기 제1 반응기로부터 생성된 금속 입자의 직경을 균일하게 제어하는 것임을 특징으로 하는 금속 나노 입자의 제조 시스템.
[2] The method according to claim 1, wherein the first reactor irradiates a first laser beam to generate metal particles from the metal ingot, and the second reactor irradiates a second laser beam to uniformize the diameter of the metal particles generated from the first reactor To the metal nanoparticles.
청구항 3에 있어서, 상기 제1 반응기의 제1 레이저 광이 조사되는 영역과 제2 반응기의 제2 레이저 광이 조사되는 영역 사이에,
제1 및 제2 반응기 내부의 온도를 제어하기 위한 온도조절장치가 추가로 구비된 것임을 특징으로 하는 금속 나노 입자의 제조 시스템.
4. The method according to claim 3, further comprising, between the region irradiated with the first laser light in the first reactor and the region irradiated with the second laser light in the second reactor,
And a temperature control device for controlling a temperature inside the first and second reactors is additionally provided.
청구항 3에 있어서, 상기 제1 반응기의 제1 레이저 광에 의해 생성된 금속 입자는 상대적으로 입경이 큰 금속 입자가 제2 반응기의 제2 레이저 광에 조사되도록 하는 입도분리장치가 추가로 구비된 것임을 특징으로 하는 금속 나노 입자의 제조 시스템.
[6] The method of claim 3, wherein the metal particles generated by the first laser light in the first reactor are further provided with a particle size separator for allowing the metal particles having a relatively large diameter to be irradiated to the second laser light of the second reactor Wherein the metal nanoparticles are produced by the method.
청구항 3에 있어서, 상기 제1 레이저 광은 500 내지 2000㎚ 파장범위이고, 1000ns 미만의 펄스폭을 갖는 고체 레이저이며,
상기 제2 레이저 광은 200 내지 1100㎚ 파장범위이고, 10ns 미만의 펄스폭을 갖는 고체 레이저인 것임을 특징으로 하는 금속 나노입자의 제조 시스템.
4. The solid-state laser according to claim 3, wherein the first laser light is a solid laser having a wavelength range of 500 to 2000 nm and a pulse width of less than 1000 ns,
Wherein the second laser light is a solid laser having a wavelength range of 200 to 1100 nm and a pulse width of less than 10 ns.
청구항 1 내지 6중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 레이저 광원 및 제2 레이저 광원은 각각 독립적으로 광원의 방출 방향이 유체의 이동방향과 수평인 것임을 특징으로 하는 금속 나노 입자의 제조 시스템.
The system according to any one of claims 1 to 6, wherein the first laser light source and the second laser light source are independent of each other and the emission direction of the light source is horizontal to the moving direction of the fluid.
청구항 1 내지 6중 어느 한 항에 있어서, 상기 나노 입자의 제조 시스템은 수평 관형 제2 반응기가 2개 이상 연속적으로 연결되어 구비되고,
상기 각 반응기에 에너지를 조사하는 레이저 광원이 구비되는 것임을 특징으로 하는 금속 나노 입자의 제조 시스템.
The nanoparticle production system according to any one of claims 1 to 6, wherein the nanoparticle production system comprises two or more horizontal tubular secondary reactors connected in series,
And a laser light source for irradiating energy to each of the reactors.
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