Functionalized Nanoparticles의 배열 및 Hybrid Electronic Devices에의 응용

Abstract

고분자기지내 기능화된 나노입자의 계층적 배열을 위하여 리간드 분자제어를 통한 새로운 나노입자의 기능화 연구를 수행하였으며, 이에 따른 하이브리드 전자 및 광소자 특성에 대한 연구하였다. 본 연구에는 금속 나노입자와 금속 산화물 나노입자가 사용되었으며, 이들 나노입자의 기능화를 위해 서로 다른 방법론이 적용되었다. 금속 나노입자의 기능화를 위하여, 금속 나노입자의 표면원자와 강한 결합을 할 수 있는 관능기를 갖는 리간드 분자를 설계하였다. 반면, 금속산화물 나노입자의 경우, 입자표면의 산염기 특성을 고려하여 리간드 분자를 설계하여 기능화를 실시하였다. 나노입자의 기능화에 의해 나노입자와 고분자기지간 계면특성이 변화하였다. TEM 을 이용하여 나노입자와 고분자기지간 계면특성에 의해 서로 다른 배열 특성이 구현됨을 확인하였다: 1) 나노입자가 위아래에 계층적으로 배열되고, 그 사이에 고분자 기지가 존재하는 구조와 2)고분자 기지내에 기능화된 나노입자가 균일하게 분포되는 구조가 구현되었다. 또한, 이들 구조에 따른 하이브리드 전자 및 광소자 특성이 변화함을 관찰하였다.; For the hierarhical organization of functionalized nanoparticles in the polymer matrix, a novel methodology of functionalization of the nanoparticles was investigated. The properties of hybrid electronic and optical devices prepared with nanocomposites organizing the functionalized nanoparticles in the polymer matrix were also investigated. The nanoparticles including metal and metal oxide nanoparticles were functionalized via ligand molecule engineerings. For the metal nanoparticles, ligand molecule was designed to have a head group which can interact with the surface atom on the metal nanoparticles. On the other hand, for the metal oxide nanoparticles, the functional group of ligand moelcule was selected by taking into consideration the surface acid and base properties of metal oxide nanoparticles. The functionalization of nanoparticles give rise to the changes in the interfacial properties between the nanoparticles and surrounding polymer matrix. Via the modulation of the interfacial properties, it is possible to prepare the nanocomposites organizing the functionalized nanoparticles in the polymer matrix with two different structures: One presents a triple layer that polymer layer is sandwiched between top and bottom functionalized nanoparticles layers; the other exhibits a form like a raisin cake that the functionalized nanoparticles are homogeneously organized in the polymer matrix. In order to generalize the results, this emerging technology was applied to the fabrication of hybrid electronic and optical devices.