나노기술 및 정책 정보

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● 중국 둥화대학교의 딩빈 교수 연구팀은 폴리머 나노반응기 기반 지르코니아(ZrO₂) 기반 반도체 양자점 나노섬유 필름 합성 전략을 제시

● 신흥 나노소재인 반도체 양자점은 가시광선부터 근적외선까지 넓은 스펙트럼의 빛 흡수능력, 높은 흡착계수, 뛰어난 열화학적·광기계적 안정성 등 독특한 물리화학적 특성으로 디스플레이, 환경 보호, 태양광 발전 및 광촉매 분야에 활용될 차세대 소자로 크게 주목받고 있음.

● 하지만, 양자점의 표면에너지가 매우 높아 작은 양자점들이 모여 큰 집합체로 응집되는 경향이 있어 고품질의 양자점 필름을 제조하는 것은 어려웠던 상황

● 이에 연구팀은 콜로이드 네트워크 분자 공간 구속 및 나노섬유 공간 구속 효과를 이용, 플렉시블 다공성 탄소나노섬유 필름의 성능을 제어하는 방식으로 고중량비(84.5 wt.%), 단분산(~4.47nm) 지르코니아 기반 반도체 양자점 나노섬유필름 제조에 성공

● 연구팀은 폴리비닐피롤리돈(PVP)와 초산지르코늄(Zr(Ac)₄)이 함유된 안정화된 교질용액을 제조한 뒤 전기방사 및 열처리 조건을 조절하는 방식으로 나노섬유필름의 형태, 두께와 밀도를 제어

● 해당 방법으로 제조한 나노섬유 필름은 유연성이 뛰어나고 비표면적이 1245m²g⁻¹에 달하며, 자외선부터 가시광선까지 흡수되는 빛의 모든 스펙트럼을 조정하는 것이 가능하고, 가시광선 영역에서도 뛰어난 이산화탄소 환원 광촉매 성능을 보임.

● 이로써 와이드밴드갭(wide bandgap) 지르코니아가 자외선 영역에서만 광촉매 효과를 나타낼 수 있는 한계를 극복

● 해당 연구성과는 단분산 지르코니아 기반 반도체 양자점 나노섬유 필름의 대면적 합성, 선진적인 비귀금속 양자점 설계 등 분야에서 광범위한 응용성을 가질 것으로 전망

※ Chemical Engineering Journal(2022.06.17.), “Polymer Nanoreactor Mediated Controllable Synthesis of Flexible Semiconductor Quantum Dot Nanofiber Films”