나노기술 및 정책 정보

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중국과학원 다롄(大連) 화학물리 연구소 산하 복잡 분자 시스템 반응 동력학 연구팀이 비(非) 납 나트륨 인듐 기반의 이중 페로브스카이트(double-perovskite) 나노 결정 동력학 메커니즘을 해석하는데 성공함.

연구팀은 이번 연구를 실행하는 과정에서 온열 변화 주사 방법을 이용하여 비(非) 도핑 및 은(銀) 도핑의 비(非) 납 이중 페로브스카이트 나노 결정을 합성하는데 성공하였으며, 은 도핑 나노 결정은 밝은 황색 형광을 나타낸다는 점을 발견하였으며, 자체 트랩 여기자(self-trapped exciton) 발광 동력학 메커니즘에 대한 상세한 분석을 실행하였음. 비(非) 납 이중 페로브스카이트 나노 결정은 무독성과 안정성을 갖고 있으나, 비(非) 도핑의 인듐 기반 나노 결정의 발광 양자 생산율은 여전히 매우 낮은 수준에 처해 있기 때문에 효율적인 신형 페로브스카이트 재료에 대한 디자인과 발전이 요구되었음. 연구팀은 이번 연구를 실행하는 과정에서 혁신적으로 온열 변화 주사 방법을 이용하여 비(非) 도핑 및 은 도핑의 비(非) 납 이중 페로브스카이트 나노 결정을 합성하는데 성공하였는데 동 방법은 비(非) 납 이중 페로브스카이트 나노 결정 합성 분야에서 보편적인 적용성을 보유하고 있는 것으로 나타났음. 특히, 비(非) 도핑 Cs2NaInCl6 나노 결정은 거의 형광이 없다는 점을 발견하였으며, 펨토초(femtosecond) 과도 상태(transient state) 흡수기술을 이용하여 무 형광의 자체 트랩 여기자가 어두운 상태에 처하게 되어 비(非) 복사 복합에 접근하게 된다는 점을 발견하였음. (Cs₂NaInCl₆: Ag 나노 결정은 밝은 황색 광 및 더욱 우수한 안정성을 나타내며, 발광 양자 생성 비율은 31.1%라는 매우 높은 수준에 도달할 수 있기 때문에 자체 트랩 여기자 동력학 메커니즘에 대한 분석 및 시간 분해 발광(time resolved luminescence)과 펨토초(femtosecond) 과도상태(transient state) 흡수기술을 통해 더욱 상세한 연구를 실행할 수 있을 것으로 전망됨.)

연구팀은 이번 연구를 실행하는 과정에서 미세 수량의 은 도핑을 이용하여 비(非) 도핑 Cs2NaInCl₆나노 결정의 어두운 상태 자체 트랩 여기자 상태를 파괴할 수 있을 뿐만 아니라 밝은 상태의 자체 트랩 여기자로 전환할 수 있게끔 하며 나노 결정의 결함을 둔화시킬 수 있다는 점을 발견하였음.

이번 연구를 통해 합성 방법의 최적화와 적당한 원소 도핑이 신형 반도체 재료 디자인을 실행하는 과정에서 중요한 역할을 발휘한다는 점을 입증하였으며, 광전자 분야에서의 신형 고성능 나노 재료 응용을 위해 일종의 새로운 가능성과 혁신적 루트를 제공하였음. 

본 연구 성과는 ‘Angewandte Chemie International Edition’에 게재됨