KR20210103664A - Metal nanoplates - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 금속 나노플레이트에 관한 것으로써, 보다 상세하게는, 나노플레이트 표면에 유기단분자 자기조립단층을 형성시켜 산화안정성을 부여하고, 그로 인해 전자파 차폐 성능을 향상시킨 금속 나노플레이트에 관한 것이다.The present invention relates to a metal nanoplate, and more particularly, to a metal nanoplate having improved electromagnetic wave shielding performance by providing oxidative stability by forming a self-assembled organic monolayer on the surface of the nanoplate.
현재 전 세계적으로 나노기술에 대한 관심이 증가하고 있으며, 나노기술 분야에 대한 연구를 위해 물리, 화학, 재료, 전기, 전자 등 다양한 분야에서 나노미터 크기의 새로운 물질을 개발하고자 하는 많은 연구가 진행되고 있다. 나노물질은 보통 크기가 수 나노미터에서 수백 나노미터 정도인 물질을 통칭하며, 나노 크기 자체의 양자역학적인 특징으로 인해 기존 물질에서 발견하지 못한 새로운 물성을 발견할 수 있다.Currently, interest in nanotechnology is increasing around the world, and for research in the field of nanotechnology, many studies are being conducted to develop new materials with a nanometer size in various fields such as physics, chemistry, materials, electricity, and electronics. have. Nanomaterials are commonly referred to as materials with a size of several nanometers to several hundreds of nanometers, and due to the quantum mechanical characteristics of the nanoscale itself, new physical properties not found in existing materials can be discovered.
이 중에서 금속으로 이루어진 금속나노물질은 특유의 물리적, 화학적 성질 때문에 전자, 광학, 촉매 및 바이오 분야 등에서 다양하게 응용되고 있다. 특히, 금속나노물질은 전기 전도성을 갖는 전도성 막을 제조하는데 이용할 수 있어 스마트윈도우, 전자종이, 전자패널 디스플레이 및 플렉서블 디스플레이 등의 분야에서 활용되고 있다.Among them, metal nanomaterials made of metal are widely applied in the fields of electronics, optics, catalysts, and bio due to their unique physical and chemical properties. In particular, metal nanomaterials can be used to manufacture a conductive film having electrical conductivity, and thus are used in fields such as smart windows, electronic papers, electronic panel displays, and flexible displays.
나노물질은 형태 및 크기에 따라 입자의 특성이 달라지기 때문에 이를 조절하고자 하는 노력이 계속되어 왔다. 이 중에서, 나노디스크, 나노시트 및 나노플레이트의 형태의 2D(two dimension)-나노구조는 크기 및 두께의 높은 종횡비로 인해 우수한 물리적, 화학적 성질을 가진다. 특히, 2D-나노구조를 갖는 금속 나노플레이트는 우수한 전기전도성, 유연성 및 투명성으로 인해서 플렉시블한 전도체로 사용되기에 유망한 대체 금속으로 여겨진다. 그러나, 금속 나노플레이트는 표면이 산소와 반응하여 산화가 발생할 수 있는 문제가 있다.Since nanomaterials have different particle properties depending on their shape and size, efforts have been made to control them. Among them, two dimension (2D)-nanostructures in the form of nanodisks, nanosheets and nanoplates have excellent physical and chemical properties due to a high aspect ratio of size and thickness. In particular, metal nanoplates with 2D-nanostructures are considered as promising alternative metals for use as flexible conductors due to their excellent electrical conductivity, flexibility and transparency. However, the metal nanoplate has a problem that oxidation may occur due to the surface reaction with oxygen.
한편, 나노플레이트는 전자제품에 부착하여 전자파를 차폐하는 전자파 차폐재로 많이 사용된다. 최근 전자제품의 소형화와 정보통신기기의 발전으로 인한 전자제품의 사용 증가로 발생하는 잔자파로 인한 문제가 증가하고 있어, 전자파 차폐 기술의 개발은 매우 중요해지고 있다. 전자파 차폐 기술은 전자파를 반사시키거나 흡수하여 전자파를 차폐한다.On the other hand, nanoplates are often used as electromagnetic wave shielding materials that are attached to electronic products to shield electromagnetic waves. In recent years, the problem of electromagnetic wave shielding technology has become very important because the problem of electromagnetic wave generated by the increase in the use of electronic products due to the miniaturization of electronic products and the development of information and communication devices is increasing. Electromagnetic wave shielding technology shields electromagnetic waves by reflecting or absorbing electromagnetic waves.
전자파를 반사시켜 전자파를 차폐하는 경우에는 나노플레이트가 적층되어 생기는 다중표면에서 발생하는 다중반사계면이 많을수록 전자파 차폐 효과가 향상된다. 그러나, 나노플레이트가 적층될 때의 적층간격을 쉽게 조절할 수 없으며, 적층되는 간격에 따라 전자파 차폐 파장과 효율에 크게 영향을 미칠 수 있다.In the case of shielding electromagnetic waves by reflecting electromagnetic waves, the greater the number of multi-reflecting interfaces generated on multi-surfaces formed by stacking nanoplates, the better the electromagnetic shielding effect. However, it is not possible to easily control the stacking interval when the nanoplates are stacked, and depending on the stacking gap, the electromagnetic wave shielding wavelength and efficiency may be greatly affected.
또한, 나노플레이트의 적층구조가 효과적으로 발달되지 못한 경우에는 전자파를 제한적으로 흡수하기 때문에 전자파 차폐 성능 극대화의 한계가 존재한다.In addition, when the stacked structure of the nanoplate is not effectively developed, there is a limit in maximizing the electromagnetic wave shielding performance because the electromagnetic wave is absorbed limitedly.
본 발명은 상술된 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 나노플레이트 표면에 유기단분자 자기조립단층을 형성시켜 산화안정성이 부여된 금속 나노플레이트를 제공하는 것이다.The present invention has been devised to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a metal nanoplate to which oxidation stability is imparted by forming a self-assembled organic monolayer on the surface of the nanoplate.
또한, 본 발명의 목적은 나노플레이트 사이의 층간간격을 유기단분자 자기조립단층의 도입으로 조절하여 다수의 다중반사계면을 형성시킴으로써, 나노플레이트로 형성된 전자파 차폐 필름 내부에서의 전자파 다중반사 효과가 향상된 금속 나노플레이트를 제공하는 것이다.In addition, an object of the present invention is to form a plurality of multi-reflection interfaces by controlling the interlayer spacing between nanoplates by introducing an organic monolayer self-assembled monolayer, thereby improving the electromagnetic wave multi-reflection effect inside the electromagnetic wave shielding film formed of nanoplates. To provide a metal nanoplate.
또한, 본 발명의 목적은 유기단분자 자기조립단층의 기능기에 흡수성 소재를 접목시켜 전자파 흡수 효과를 가지는 금속 나노플레이트를 제공하는 것이다.In addition, it is an object of the present invention to provide a metal nanoplate having an electromagnetic wave absorption effect by grafting an absorbent material to a functional group of a self-assembled organic monolayer.
본 발명에 따른 금속 나노플레이트는 판상의 금속으로 이루어진 나노플레이트; 및 상기 플레이트 표면에 형성된 유기단분자 자기조립단층(Self-Assembled Monolayers, SAMs);을 포함하는 것을 특징으로 한다.The metal nanoplate according to the present invention includes a nanoplate made of a plate-shaped metal; and Self-Assembled Monolayers (SAMs) formed on the surface of the plate.
또한, 상기 나노플레이트는, 구리나노플레이트(Cu NPLs), 은나노플레이트(Ag NPLs) 및 금나노플레이트(Au NPLs) 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.In addition, the nanoplate is characterized in that any one of copper nanoplates (Cu NPLs), silver nanoplates (Ag NPLs), and gold nanoplates (Au NPLs).
또한, 상기 나노플레이트는, 육각형, 오각형, 사각형, 삼각형, 평행사변형 및 사다리꼴 중 하나 이상의 모양을 갖는 것을 특징으로 한다.In addition, the nanoplate is characterized in that it has at least one shape of a hexagon, a pentagon, a quadrangle, a triangle, a parallelogram, and a trapezoid.
또한, 상기 유기단분자 자기조립단층은, 상기 나노플레이트의 층간간격을 조절하는 것을 특징으로 한다.In addition, the organic monolayer self-assembled monolayer is characterized in that the interlayer spacing of the nanoplate is adjusted.
또한, 상기 유기단분자 자기조립단층은, 흡수성 소재가 접목되는 것을 특징으로 한다.In addition, the organic monolayer self-assembled monolayer is characterized in that the absorbent material is grafted.
본 발명에 따르면, 나노플레이트 표면에 유기단분자 자기조립단층을 형성시켜 산화안정성이 부여된 금속 나노플레이트를 제공하는 효과가 발생한다.According to the present invention, there is an effect of providing a metal nanoplate to which oxidation stability is imparted by forming an organic monomolecular self-assembled monolayer on the surface of the nanoplate.
또한, 나노플레이트 사이의 층간간격을 유기단분자 자기조립단층의 도입으로 조절하여 다수의 다중반사계면을 형성시킴으로써, 나노플레이트로 형성된 전자파 차폐 필름 내부에서의 전자파 다중반사 효과가 향상된 금속 나노플레이트를 제공하는 효과가 발생한다.In addition, by adjusting the interlayer spacing between the nanoplates by the introduction of an organic monolayer self-assembled monolayer to form a plurality of multireflection interfaces, a metal nanoplate with improved electromagnetic wave multireflection effect inside the electromagnetic wave shielding film formed of the nanoplate is provided. effect occurs.
또한, 유기단분자 자기조립단층의 기능기에 흡수성 소재를 접목시켜 전자파 흡수 효과를 가지는 금속 나노플레이트를 제공하는 효과가 발생한다.In addition, the effect of providing a metal nanoplate having an electromagnetic wave absorption effect occurs by grafting an absorptive material to the functional group of the organic monolayer self-assembled monolayer.
도 1(a)는 본 발영에 따른 나노플레이트(10)이고, 도 1(b)는 본 발명에 따른 유기단분자 자기조립단층이 접목된 금속 나노플레이트(100)이다.
도 2는 본 발명에 따른 금속 나노플레이트(100)의 구조도이다.
도 3은 본 발명에 따른 복수 개의 금속 나노플레이트(100)의 구조도이다.
도 4는 본 발명에 따른 흡수성 소재(30)가 도입된 금속 나노플레이트(100)의 구조도이다.Fig. 1 (a) is a
2 is a structural diagram of a
3 is a structural diagram of a plurality of
4 is a structural diagram of the
본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서, 반복되는 설명, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 본 발명의 실시형태는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위하여 과장될 수 있다. The present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings as follows. Here, repeated descriptions and detailed descriptions of well-known functions and configurations that may unnecessarily obscure the gist of the present invention will be omitted. The embodiments of the present invention are provided in order to completely explain the present invention to those of ordinary skill in the art. Accordingly, the shapes and sizes of elements in the drawings may be exaggerated for clearer description.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. Throughout the specification, when a part "includes" a certain component, it means that other components may be further included, rather than excluding other components, unless otherwise stated.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시한다. 그러나 하기의 실시예는 본 발명을 보다 용이하게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐, 실시예에 의해 본 발명의 내용이 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, preferred examples are presented to help the understanding of the present invention. However, the following examples are only provided for better understanding of the present invention, and the content of the present invention is not limited by the examples.
도 1(a)는 본 발명에 따른 나노플레이트(10)이고, 도 1(b)는 본 발명에 따른 유기단분자 자기조립단층이 접목된 금속 나노플레이트(100)이고, 도 2는 본 발명에 따른 금속 나노플레이트(100)의 구조도이고, 도 3은 본 발명에 따른 복수 개의 금속 나노플레이트(100)의 구조도이고, 도 4는 본 발명에 따른 흡수성 소재(30)가 도입된 금속 나노플레이트(100)의 구조도이다.Figure 1 (a) is a
본 발명에 따른 금속 나노플레이트(100)는 나노플레이트(10), 유기단분자 자기조립단층(20) 및 흡수성 소재(30)를 포함할 수 있다.The
본 발명에 따른 나노플레이트(10)는 판상의 금속으로 이루어진 구성으로, 금속 나노플레이트(100)의 형태를 결정지을 수 있다. 나노플레이트(10)는 단일 금속으로 이루어질 수 있다. 단일 금속으로는, 은(Ag), 금(Au), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 이리듐(Ir), 루테늄(Ru), 로듐(Rh), 구리(Cu) 및 니켈(Ni)로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 금속이 포함될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 나노플레이트(10)는 기판 상에 구리, 은 및 금 등의 금속이 제공되어 형성된 구리나노플레이트(Cu NPLs), 은나노플레이트(Ag NPLs) 및 금나노플레이트(Au NPLs) 중 어느 하나일 수 있으며, 특별한 금속의 종류를 한정하지는 않는다. 판상의 나노플레이트(10)는 크기 및 두께의 높은 종횡비로 인해서 우수한 물리적, 화학적 성질을 지닐 수 있으며, 특히 우수한 전기전도성, 유연성 및 투명성을 지닐 수 있다. 나노플레이트(10)는 결정 전체가 일정한 결정축을 따라 규칙적으로 생성되어 있으며, 비등방성 특징을 지닐 수 있다. 나노플레이트(10)는 다각형인 육각형, 오각형, 사각형, 삼각형, 평행사변형 및 사다리꼴 중 하나 이상의 모양을 포함할 수 있으며, 나노플레이트(10)는 기판과 에피택셜(epitaxial) 관계를 가지며 기판의 표면에 대해 일정한 배향성을 갖고, 최소 둘 이상의 나노플레이트(10)가 서로 평행한 특징을 가질 수 있다. 또한, 나노플레이트(10)는 면심입방구조(FCC)를 가져 취성 파괴되지 않는다.The
본 발명에 따른 유기단분자 자기조립단층(Self-Assembled Monolayers, SAMs)(20)은 나노플레이트(10) 표면에 형성되어 표면이 산소와 반응하여 산화되는 것을 방지하는 산화안정성을 부여할 수 있다. 유기단분자 자기조립단층(20)은 주어진 기질의 표면에 자발적으로 입혀진 규칙적으로 정렬된 유기분자막으로, 본 발명에서는 나노플레이트(10)의 표면과 반응하는 머리 부분의 헤드기(Head group)(21), 규칙적인 분자 막을 형성하는 몸통 부분의 긴 사슬기(Chain group)(22) 및 분자 막의 기능을 좌우하는 꼬리 부분의 작용기(Functional group)(23)로 이루어질 수 있다.The organic monolayer self-assembled monolayers (SAMs) 20 according to the present invention are formed on the surface of the
헤드기(21)는 나노플레이트(10)의 표면과 반응할 수 있는 분자인 산소, 황, 실리콘, 실란 및 산화규소 중에서 선택될 수 있고, 나노플레이트(10)의 표면과 반응할 수 있는 특별한 분자의 종류를 한정하지 않는다.The
사슬기(22)는 나노플레이트(10)의 층간간격(h)을 조절할 수 있다. 층간간격(h)은 적층된 나노플레이트(10) 사이 거리를 의미하며, 표면에 유기단분자 자기조립단층(20)이 형성된 나노플레이트(10)가 적층되면 층간간격(h)은 유기단분자 자기조립단층(20) 길이의 두 배와 대응될 수 있다. 이로부터 형성된 적층 금속 나노플레이트(100)는 보다 효율적으로 다중반사계면을 형성시킬 수 있어, 전자파의 다중반사 효과를 효과적으로 조절할 수 있고 보다 향상된 전자파 차폐 성능을 가지는 전자파 차폐 필름을 만들 수 있다. 이 때, 사슬기(22)는 헤드기(21)와 작용기(23)를 연결하는 탄소수 8 내지 20을 만족하는 고분자 사슬일 수 있다. 사슬기(22)의 탄소수에 따라 적층된 나노플레이트(10) 사이의 층간간격(h)이 조절되어 금속 나노플레이트(100)의 다중반사계면 생성개수를 조절할 수 있다. 사슬기(22)의 탄소수가 8 미만이면 나노플레이트(10) 사이의 층간간격(h)이 짧아지므로 다중반사계면이 적게 생성되어 금속 나노플레이트(100)의 전자파 반사 효과가 크게 향상되지 않는다. 사슬기(22)의 탄소수가 20을 초과하면 나노플레이트(10) 사이의 층간간격(h)이 길어지므로 금속 나노플레이트(100)의 두께가 두꺼워지는 문제가 발생할 수 있다.The
작용기(23)는 유기단분자 자기조립단층(20) 말단에 위치하여 흡수성 소재(30)와 접목하여 금속 나노플레이트(100)에 전자파 흡수 특성을 부여할 수 있다. 작용기(23)는 흡수성 소재(30)와 결합할 수 있는 특별한 분자의 종류를 한정하지 않는다. 작용기(23)의 예시로는 알코올기(-OH), 아미노기(-NH2), 카르복실기(-COOH), 인산기(-OP3) 및 싸이올기(-SH) 중에서 선택될 수 있다. 흡수성 소재(30)는 전자파를 흡수하는 소재 중 하나가 선택될 수 있으며 특별한 분자의 종류를 한정하지 않는다. 흡수성 소재(30)의 예시로는 탄소계, 금속계, 철합금계, 페라이트계 소재가 사용되어 전자파를 흡수할 수 있다.The
따라서, 유기단분자 자기조립단층(20)의 사슬기(22)에서 나노플레이트(10) 사이의 층간간격(h) 조절로 인한 다중반사계면을 얻을 수 있고, 작용기(23)에 흡수성 소재(30)가 접목되어 전자파 흡수능력을 얻을 수 있다. 이에 따라, 금속 나노플레이트(100)에 전자파 다중반사와 흡수를 동시에 얻을 수 있으므로 보다 향상된 전자파 차폐 효과를 얻을 수 있다.Therefore, it is possible to obtain a multi-reflective interface due to control of the interlayer spacing (h) between the
상기 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 당 업계의 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 특허 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although described with reference to the preferred embodiments of the present invention, those of ordinary skill in the art can variously modify and change the present invention within the scope without departing from the spirit and scope of the present invention described in the claims below. You will understand that it can be done.
100: 금속 나노플레이트
10: 나노플레이트
20: 유기단분자 자기조립단층
21: 헤드기
22: 사슬기
23: 작용기
30: 흡수성 소재100: metal nanoplate
10: nanoplate
20: organic monomolecular self-assembled monolayer
21: head unit
22: chain
23: functional group
30: absorbent material
Claims (5)
상기 플레이트 표면에 형성된 유기단분자 자기조립단층(Self-Assembled Monolayers, SAMs);을 포함하는 것을 특징으로 하는,
금속 나노플레이트.
Nanoplate made of plate-shaped metal; and
Self-Assembled Monolayers (SAMs) formed on the surface of the plate; characterized in that it comprises,
metal nanoplates.
상기 나노플레이트는,
구리나노플레이트(Cu NPLs), 은나노플레이트(Ag NPLs) 및 금나노플레이트(Au NPLs) 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는,
금속 나노플레이트.
The method of claim 1,
The nanoplate is
characterized in that any one of copper nanoplates (Cu NPLs), silver nanoplates (Ag NPLs) and gold nanoplates (Au NPLs),
metal nanoplates.
상기 나노플레이트는,
육각형, 오각형, 사각형, 삼각형, 평행사변형 및 사다리꼴 중 하나 이상의 모양을 갖는 것을 특징으로 하는,
금속 나노플레이트.
The method of claim 1,
The nanoplate is
Characterized in that it has a shape of at least one of a hexagon, a pentagon, a square, a triangle, a parallelogram and a trapezoid,
metal nanoplates.
상기 유기단분자 자기조립단층은,
상기 나노플레이트의 층간간격을 조절하는 것을 특징으로 하는,
금속 나노플레이트.
The method of claim 1,
The organic monolayer self-assembled monolayer,
Characterized in controlling the interlayer spacing of the nanoplate,
metal nanoplates.
상기 유기단분자 자기조립단층은,
흡수성 소재가 접목되는 것을 특징으로 하는,
금속 나노플레이트.
The method of claim 1,
The organic monolayer self-assembled monolayer,
Characterized in that the absorbent material is grafted,
metal nanoplates.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020200018084A KR20210103664A (en) | 2020-02-14 | 2020-02-14 | Metal nanoplates |
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| KR20210103664A true KR20210103664A (en) | 2021-08-24 |
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ID=77507082
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| KR (1) | KR20210103664A (en) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101842763B1 (en) | 2016-03-11 | 2018-05-14 | 경희대학교 산학협력단 | preparation method of copper nano-structures |
| KR101999144B1 (en) | 2017-03-13 | 2019-07-11 | 한국과학기술연구원 | Methods of preparing metal nanoplates and metal nanoplates prepared by using the same |
-
2020
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