화학실험기법2) Synthesis and Optical Properties of CdSe Quantum Dots

소개

"화학실험기법2) Synthesis and Optical Properties of CdSe Quantum Dots"에 대한 내용입니다.

목차

1. Abstract
2. Introduction
3. Experimental procedure
4. Result and Discussion
5. Conclusion
6. Reference

본문내용

Abstract
반도체의 크기가 보어 반지름보다 작아질 때 나타나는 양자구속효과를 알아보기 위해, 본 실험에서는 CdSe를 나노미터 단위로 합성하였다. 고온에서 precursor를 thermal decomposition 시킨 후에 surfactant로 oleic acid를 넣어주어 particle의 growth and nucleation이 일어나게 하는 기법을 이용했다. 반응 시간을 달리하여 시료를 여러 번 채취해서 다양한 크기의 CdSe quantum dots 를 합성했고 시료의 UV-vis absorption spectrum과 PL emission spectrum을 측정한 결과, 반응시간이 길어질수록 시료의 최대 흡광 및 발광이 더 긴 파장에서 나타났다. 이를 통해 반응 시간이 길수록 큰 Quantum dots이 생성되었음을 알 수 있었고 quantum dots의 크기에 따라 band gap이 달라져 unique tunable optical properties를 갖음을 확인할 수 있었다. 또한, 흡광과 발광 스펙트럼의 band width를 계산하여 생성된 입자의 크기별 분포에 대한 정보도 얻을 수 있다.

Introduction
최근 물질을 나노미터 크기로 조절함으로써 나타나는 물리적 특징을 활용한 나노 소재 연구가 확장되고 있다. 전자의 행동이 양자역학적 특성에 따라 변하는 양자효과부터 부피당 표면적의 비율의 증가, 광학적 특성의 변화까지 다양한 특성을 갖는데, 본 실험에서는 나노 입자의 광학적 특성에 집중하였다.
양자점은 입자 크기에 따라 광학적 성질이 바뀌는 대표적인 물질이다. CdSe, CdS, PbSe, ZnS 등의 반도체 물질을 나노미터 단위로 크기를 제한했을 때, 그 크기에 따라 광학적 성질이 달라지는데 이때 그 입자를 양자점 (quantum dot, QD)이라고 한다.1 이러한 광학적 성질의 변화는 양자점의band gap energy의 변화로부터 기인한다.

참고자료

· Nanowerk. (2023). What are Quantum Dots? Retrieved from
· www.nanowerk.com/what_are_quantum_dots.php
· Winkelmann K., et al. J. Preparation of CdS Nanoparticles by First-Year Undegraduates
· Chem. Educ. 2007, 84, 709-710
· Yu, W. W., et al. Experimental Determination of the Extinction Coefficient of CdTe, CdSe,
· and CdS Nanocrystals. Chem. Mater. 2003, 15, 2854–2860.
· Murray, C. B., et al. Synthesis and Characterization of Monodisperse Nanocrystals and
· Close-Packed Nanocrystal Assemblies Annu. Rev. Mater. Sci. 2000, 30, 545–610
· E. M. Boatman, G. C. Lisensky, and K. J. Nordell, "A Safer, Easier, Faster Synthesis for CdSe
· Quantum Dot Nanocrystals," J. Chem. Educ. 2005, 82, 1697-1699.
· 이화여자대학교, 2023-2 lab manual, 2023, p.1~5
· 이화여자대학교, 2023-2 lecture ppt, 2023, p.1~13