나노기술 및 정책 정보

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중국과학원 허폐이(合肥) 물질과학 연구원 산하 "강자기장 과학 센터" 왕후이(王輝), 린원추(林文楚) 연구원 연구팀은 최근 관련 연구를 통해 유기용매 합성 그래핀 양자점(GQDs) 분야에서 혁신성과를 취득함. 특정 구조를 가지는 유기용매(더블 본드(double bond), 벤젠 링(benzene ring) 혹은 다극성(多極性) 기능그룹)를 직접 탄소화 하고 GQDs를 형성하는데 성공함.

최근 수 년 간 소재 안정성, 바이오 호환성, 형광 조절 가능성 및 신장에 의해 쉽게 제거되는 특징 때문에 GQDs는 바이오 의학 분야에서 큰 관심을 받고 있음.

합성 과정에서 쉽게 관련 작업을 수행할 수 있고, 전구체 종류의 다양한 선택성을 가지고 있으며, 물리화학 특성의 원위치 조정 제어 능력을 보유하고 있기 때문에 유기 분자의 용매 열분해는 "보텀업(bottom-up)" 방법으로 GQDs를 개발하는 주요 수단 중의 하나가 되고 있음.

일반적으로 유기 용매는 반응 시스템 속에서 전구체를 분산시키고 반응 용액 시스템을 제공하는 역할을 하게 되지만 유기 용매 자체도 일종 소(小) 분자에 속하기 때문에 GQDs 합성 과정에서 분해가 가능한지에 대해서는 아직 입증되지 않은 상황임.

연구팀은 이번 연구를 통해 촉매제 및 기타 유기 전구체를 추가하지 않고 일상적인 유기용매를 단일 전구체로 사용하여 고온 밀폐 조건이 유기용매 안정성에 끼치는 영향에 대한 연구를 실행하였음.

연구팀은 이번 연구를 통해 특정 구조를 보유하고 있는 유기용매(더블 본드(double bond), 벤젠 링(benzene ring) 혹은 다극성(多極性) 기능그룹)가 고온 용매 열 조건에서 직접 탄소화를 실현하여 GQDs를 형성할 수 있다는 점을 입증하였음.

연구팀은 유기용매 종류에 대한 조정을 통해 분자 수준에서 쉽게 GQDs 표면 기능 그룹, 원 위치 도핑과 광학 특성을 조정 제어하는데 성공하였음.

연구팀은 이번 연구를 통해 용매 열 방법으로 나노 소재를 합성하는 메커니즘 해석을 위해 새로운 아이디어를 제공하였음.

본 연구 성과는 ‘Nanoscale’ ("Direct carbonization of organic solvent toward graphene quantum dots") 지에 게재됨.