나노기술 및 정책 정보

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중국과학원 다롄(大連) 화학물리 연구소 산하 "복잡 분자 시스템 반응 동력학 연구 그룹"의 한커리(韓克利) 연구원 연구팀은 최근 관련 연구를 통해 망간 도핑의 비(非) 납 더블 페로브스카이트 나노 결정 발광(發光) 동력학 메커니즘 해석에 성공하여 이슈가 되고 있음.

연구팀은 이번 연구를 통해 미(未) 도핑 및 망간 이온 도핑의 비(非) 납 더블 페로브스카이트 나노 결정을 합성하는데 성공한 동시에 사이즈 효과 및 발광 동력학 메커니즘 해석을 위한 연구를 실행하였으며, 미 도핑 나노 결정은 블루 형광을 발사한다는 점을 발견하였으며, 연구팀은 도핑을 거친 망간 이온을 이용하여 오렌지 적색 형광 발사를 실현하는데 성공하였음.

비(非) 납 더블 페로브스카이트 나노 결정은 납 기반의 페로브스카이트 나노 결정이 보유하고 있는 독성과 불안정성 문제를 해결할 수 있는 솔루션으로 될 수 있으며, 최근 년 간 과학연구 인원들은 납 기반의 페로브스카이트 나노 결정이 보유하고 있는 브로드 주파수 대역 백광 발사에 주목하여 왔으며, 기타 특정 컬러의 형광 발사 관련 연구는 비교적 적은 상황임.

연구팀은 이번 연구를 통해 도핑 전략은 할로겐 페로브스카이트 나노 결정의 광학 특성과 안정성을 효과적으로 개선시킬 수 있다는 점을 발견하였는데 망간 이온 도핑 시스템을 보면 도핑제 발광은 연구팀이 주목하는 부분이 되고 있지만 일반적으로 이런 도핑제와 공동으로 생성된 경쟁 관계로 인해 주변 발사 혹은 자체 결함 상태 발사 현상이 동시에 발생하게 되기 때문에 망간 도핑 비(非) 납 더블 페로브스카이트 나노 결정 사이즈 효과 및 동력학 메커니즘에 대해서는 한층 더 심층적인 연구가 필요한 상황이라고 연구팀은 강조하고 있음.

연구팀은 이번 연구를 실행하는 과정에서 미(未) 도핑 및 망간 도핑 직접 밴드 갭 나트륨 베이스 비(非) 납 더블 페로브스카이트 나노 결정을 합성해 내는데 성공하였으며, 연구팀은 이번 연구를 통해 미(未) 도핑 망간 이온의 나노 결정은 블루 형광을 보유하고 있으며, 망간 이온을 도핑한 후 단일적이고 순수한 망간 도핑제 발광을 실현한다는 점을 발견하였는데 최고 형광 양자 생성 비율은 44.6% 수준에 달하는 것으로 나타났음.

연구팀은 이번 연구를 실행하는 과정에서 안정적인 상태와 순간 상태 광 스펙트럼 기술과 결합하여 휘도, 순수 정도의 망간 도핑제 형광은 주로 어두운 자체 결함 상태에 대한 보조 과정에서 발생한다는 점을 입증하였음.

그 외, 연구팀은 도핑제 발광 시스템의 사이즈 효과에 대해 한층 더 심층적인 연구를 실행하였으며, 연구팀은 이번 연구를 실행하는 과정에서 반도체 나노 소재의 서브 에너지 밴드를 효과적으로 이용하여 고성능 반도체 나노 소재를 디자인 할 수 있다는 중요한 연구 결론을 도출한 상황임.

본 연구 성과는 ‘ACS Central Science’ ("Manganese-Doped, Lead-Free Double Perovskite Nanocrystals for Bright Orange-Red Emission")지에 게재됨.