계층적으로 현장 합성

Scientific Reports 12권, 기사 번호: 16955(2022) 이 기사 인용

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나노물질은 에너지 수확 시스템, 생체의학 장치 및 고강도 복합재의 성능을 향상시키는 데 엄청난 관심을 불러일으켰습니다. 보다 정교하고 이질적인 나노구조를 제작하는 많은 연구가 수행되었으며, TEM 단층촬영 이미지를 사용하여 구조를 특성화하여 제작 기술을 업그레이드했습니다. 이러한 노력에도 불구하고 복잡한 제작 공정과 응집 특성, 출력 불균일 등은 여전히 ​​3차원 파노라마 뷰를 직설적으로 표현하는 데 한계가 있었습니다. 여기서 우리는 Ag2S 촉매 하에서 ZnS 나노와이어 코어와 나노입자로 구성된 복잡하고 계층적으로 조립된 나노구조를 제조하기 위한 현장 합성 방법을 제안했습니다. 우리는 기화된 Zn과 S가 온도에 따라 다양한 형태의 나노구조로 응고됨을 입증했습니다. 우리가 아는 한, 이는 증기-액체-고체의 나노와이어와 현장 온도 제어를 통한 증기-고체 성장 메커니즘의 나노입자로 구성된 이종 나노구조를 합성하는 최초의 시연입니다. 획득된 계층적으로 조립된 ZnS 나노구조는 다양한 TEM 기술로 특성화되어 결정 성장 메커니즘을 검증했습니다. 마지막으로 전자 단층 촬영과 3D 프린팅을 통해 나노 규모 구조를 센티미터 규모로 시각화할 수 있었습니다. 무작위로 제작된 나노물질을 이용한 3D 프린팅은 현재까지 거의 수행되지 않습니다. 이번 협력 작업은 첨단의 정교한 나노구조를 제작할 수 있는 더 나은 기회를 제공할 수 있습니다.

나노물질은 강화된 표면 특성으로 인해 큰 관심을 받고 있으며, 따라서 나노물질은 고성능 에너지 저장 및 산화환원 반응 플랫폼, 생체 내 표적 약물 전달, 기계적 강도 강화를 위한 첨가제 및 플라즈몬 광 방향 제어에 사용될 수 있습니다1,2,3 ,4,5,6,7. 그러나 인공 나노구조물을 준비하려면 표적 기판에서 나노물질의 전체 모양과 정확한 위치 제어를 제어하기 위한 복잡한 제조 단계가 필요합니다. 이에 따라 오늘날 다양한 인공 나노규모 물질 개발의 급속한 발전을 다루는 새로운 시각화 도구에 대한 필요성이 높아지고 있습니다8,9,10,11,12. 시각화를 위해서는 나노 크기 물질의 복잡한 구조적 세부 사항을 본질적인 원자에 가까운 크기와 관련된 길이 크기로 직접 검사하고 검증해야 합니다. 동시에, 획득된 구조적 정보와 지식은 명확화 및 이해를 위해 추가적인 보조 특성화 도구가 필요하지 않은 훨씬 더 큰 규모로 쉽게 변환되어야 합니다.

화학 기상 증착(CVD), 열 증발 및 열용액 방법12,13,14,15,16,17,18과 같은 다양한 방법으로 나노구조를 제조하기 위한 많은 연구가 수행되었습니다. 이후 나노와이어, 나노리본, 나노시트, 나노입자 형태의 다양한 형태의 나노구조가 개발됐다. 나노구조 제조 기술이 급격하게 개발되었지만, 준비된 나노재료는 나노규모 구조 사이에서 응집되는 경향이 있어 나노재료의 본질적인 성능을 약화시킵니다. 따라서 코어/쉘 구조 및 표면 변형과 같은 이종 구조는 나노물질의 기능성을 유지하고 더욱 향상시키기 위해 연구되어 왔습니다. 다양한 나노구조와 그 제조방법은 첨단 이종구조로 계속 진화하고 있지만, 이를 위해서는 복잡하고 정교한 공정이 필요하다. 투과전자현미경(TEM)은 원자 수준에 가까운 구조를 특성화하고 2차원(2D) 투영 나노물질을 포착하는 일반적인 도구입니다. 측정 기술은 나노재료 검사가 원자 규모에 더욱 근접하도록 돕습니다. 따라서 이 기술의 사용은 고급 나노구조를 제조하기 위한 보완적인 전략이 될 것입니다.