나노기술 및 정책 정보

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● 중국 쩡저우대학교 다이아몬드 광전기 소재 및 디바이스 연구 그룹의 양시꾸이, 러우칭 교수 연구팀은 제한 구역을 사용하는 전략을 제시하고, 수소 산화나트륨을 기질(基質) 소재로 사용하여 수소 산화나트륨 제한 구역의 탄소 나노도트(CDs@NaOH)를 개발

● 형광 탄소 나노도트(Carbon nanodots)는 새로운 탄소 소재 중 하나로 형광 효율이 높고, 독성이 낮고, 합성이 편리하고, 우수한 생물 호환성 등의 장점을 보유하고 있어 생물 의학, 에너지 전환 및 광전자 디바이스 등 분야에서 과학연구 인원들의 폭넓은 관심을 받고 있는 상황

● 현재 탄소 나노도트 소재가 압력을 통해 형광을 생성시키고 이러한 기능을 강화하고 일상 압력에서도 유지할 수 있게 하는 것이 주요 과제 중 하나 

● 연구팀은 수산화나트륨의 제한 구역과 보호를 통해 탄소 나노도트가 고체 상태 하에서 한데 모이는 문제를 극복한 동시에 낮은 압력(약 1.4GPa) 하에서 탄소 나노도트의 1.6배 형광 증강을 실현하는데 성공

● 더욱 높은 압력에서는 탄소 나노도트의 구조가 파괴되고 비(非)복사의 비약으로 인해 형광이 점차 약해지는 것으로 확인

● 흥미로운 점은 압력을 제거한 후 이런 높은 압력 하에서 강화된 발광 성능은 일상 압력까지 보존이 가능

● 연구팀은 이론 계산을 통해 순수 탄소 나노도트와 달리 제한 구역에서 탄소 나노도트의 표면 기능 그룹 진동이 제한을 받고 비복사 도약을 감소시켜 압력을 통한 형광 강화 현상을 나타낸다는 점을 입증

● 본 연구를 통해 고체 상태 고 효율 발광 탄소 나노도트 디자인을 위한 새로운 루트를 제공

※ 용어설명

- 탄소 나노도트(Carbon nanodots): 10nm 이하의 크기를 가지는 구형 나노입자로서 여기광이 조사되면 광발광특성이 나타나는 새로운 탄소 소재 

※ Nano Research 게재(2021.07.24.), “Pressure-induced photoluminescence enhancement and ambient retention in confined carbon dots”