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양자점 뭉쳐진 나노 와이어 제작을 위한 나노피펫-AFM을 이용한 3D프린팅 기술 소개
배연주(Yeonju Bae),안상민(Sangmin An) 한국물리학회 2024 새물리 Vol.74 No.1
본 연구에서는 나노피펫과 수정진동자 원자힘 현미경을 이용한 나노스케일 양자점 뭉쳐진 3차원 프린팅 기술에 대해 소개하고자 한다. 나노 크기의 0차원 결정형 구조의 반도체인 양자점은 그 크기가 수 nm로 매우 작은 것으로 인한 양자 구속 효과로 인해 고유한 광학 특성을 나타내기에 다양한 광학 분야에서 주목 받고 있다. 이러한 양자점을 2차원 소재 등에 원하는 모양으로 프린팅하게 된다면 에너지 구조를 제어한다는 것과 같은 다양한 방식으로 활용될 가능성이 있다. 우리는 본 기술을 활용하여 양자점 용액을 나노피펫에 주입시킨 후 원하는 위치에 원하는 형태로 프린팅하는 기술을 활용하는 초기 단계의 기술로써 나노피펫의 구멍을 통하여 양자점을 표면에 분출하고 수직으로 나노피펫을 후퇴시키면서 흘러나오는 양자점 용액의 액체는 증발하는 동시에 양자점이 뭉쳐진 나노와이어를 형성시키는 기술을 구현하였다. In this study, we would like to introduce a 3D printing technology on the nanoscale that utilizes nanophotonics and a modified atomic force microscope (AFM) for the assembly of quantum dots. Quantum dots are semiconductor nanostructures with zero-dimensional crystal structures at the nanometer scale, exhibiting unique optical properties due to quantum confinement effects. These quantum dots, with sizes on the order of a few nanometers, have garnered significant attention in various optical fields. By printing these quantum dots onto 2D materials or other substrates in desired shapes, we open up possibilities for controlling their energy structures and utilizing them in various ways. In this technology, we inject a quantum dot solution into the nanophotonic tip and use an AFM to precisely deposit the quantum dots at desired locations and shapes. In the initial stages of this technology, we achieve this by ejecting the quantum dot solution onto the surface through the holes in the nanophotonic tip. Simultaneously, as we retract the nanophotonic tip vertically, the liquid containing quantum dots evaporates, leading to the formation of bundled quantum dot nanowires. This innovative approach holds promise for a wide range of applications where precise manipulation of quantum dots at the nanoscale is crucial.
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