반도체 나노입자(CdS, ZnS)의 분광학적 성질

문서 내 토픽

1. 반도체 나노입자

이번 실험은 CdS, ZnS의 나노입자를 역미셀방법으로 합성하여 UV-vis 분광기로 측정된 흡광도를 이용해 band gap energy를 구하여 나노 입자크기를 계산해 보는 실험을 진행하였다. 역미셀 용액을 제조 할때에는 AOT 계면활성제를 넣어주었다. AOT 계면활성제는 수분이 함유된 알칼리 금속이온의 화합물로, AOT 분자가 수분과 반응하여 형성되는 나노미세 크기의 물방울을 안정화시켜 역미셀이 만들어지기 때문이다. 이후 산소를 제거하기 위하여 질소기체를 넣어 주었다. 만든 역미셀 용액 (w=5. w=10)을 각각 CdS, ZnS 나노입자 합성해주는데 사용하였다. 나노 입자 합성시 역미셀 용액을 마이크로피펫을 이용해 5 μL단위씩 피펫팅해 넣어주었기 때문에 약간 오차가 생겼을 수 있을 것이라 생각한다. 합성한 나노입자를 UV-vis 분광기로 파장에 따른 흡광도를 측정해 주었다.
2. UV-Vis 흡수스펙트럼

흡광계수를 측정한 흡광도를 이용해 구해주었고, 식에 파장을 대입하여 구해 준 뒤 흡광계수를 구해 를 y축 를 x축으로 잡아 touc plot을 작성해 상승하는 지점에 접선을 구하여 수식을 구하였다. 수식의 x절편값을 읽어 각각의 band gap 에너지를 구하였다.
3. 나노입자 크기 계산

Brus equation 식을 사용하여 R(반지름)에 대한 2차방정식을 구하였고 근의 공식에 대입하여 R값을 구하였다. 나온 R값 중 양수값을 이용하여 반지름에 두배를 해주어 합성한 입자의 size 값을 구하였다.

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1. 반도체 나노입자

반도체 나노입자는 매우 작은 크기로 인해 독특한 물리적, 화학적 특성을 가지고 있습니다. 이러한 특성은 전자, 광학, 열 등 다양한 분야에서 활용될 수 있습니다. 반도체 나노입자는 크기 조절을 통해 밴드갭 에너지를 조절할 수 있어 태양전지, 발광다이오드, 센서 등 다양한 응용 분야에서 주목받고 있습니다. 또한 생물학적 응용에서도 활용도가 높아 암 진단 및 치료, 약물 전달 등에 활용되고 있습니다. 하지만 나노입자의 독성 및 환경 영향에 대한 우려도 있어 이에 대한 지속적인 연구가 필요할 것으로 보입니다.
2. UV-Vis 흡수스펙트럼

UV-Vis 흡수스펙트럼은 물질의 전자 전이 특성을 분석하는 데 매우 유용한 분석 기법입니다. 이 기법을 통해 물질의 구조, 조성, 농도 등을 파악할 수 있어 화학, 생물학, 재료 과학 등 다양한 분야에서 널리 활용되고 있습니다. 특히 나노물질의 경우 크기에 따라 흡수 스펙트럼이 크게 달라지므로 UV-Vis 흡수스펙트럼 분석은 나노물질 특성 규명에 매우 중요한 역할을 합니다. 최근에는 이 기법을 이용하여 나노물질의 합성 과정, 표면 개질, 상호작용 등을 실시간으로 모니터링하는 연구도 활발히 진행되고 있습니다. 향후 UV-Vis 흡수스펙트럼 분석 기술의 발전과 더불어 나노물질 연구에 있어서의 활용도가 더욱 증가할 것으로 기대됩니다.
3. 나노입자 크기 계산

나노입자의 크기는 물질의 물리화학적 특성을 결정하는 매우 중요한 요소입니다. 따라서 나노입자의 크기를 정확하게 측정하고 분석하는 것은 나노기술 분야에서 필수적입니다. 다양한 분석 기법들이 개발되어 왔지만, 각 기법마다 장단점이 있어 적절한 분석 방법을 선택하는 것이 중요합니다. 예를 들어 동적광산란법은 비교적 간단하고 빠른 분석이 가능하지만, 입자 형태에 따른 오차가 발생할 수 있습니다. 반면 투과전자현미경은 정확한 크기 측정이 가능하지만 시료 준비가 복잡하고 분석 시간이 오래 걸립니다. 따라서 나노입자 특성에 따라 적절한 분석 기법을 선택하고, 다양한 분석 방법을 병행하여 신뢰성 있는 결과를 도출하는 것이 중요할 것으로 생각됩니다.

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