While the shape of the nanocrystals plays a critical role in determining their properties, the controllability of their shapes is underdeveloped. Hence, rational synthetic strategies for nanoscale building blocks with well-defined shape remain issues to be solved for undiscovered novel properties. In this study, a solution based method for the development of new architectures of PbS has been successfully explored for semiconductor nanocrystals. We demonstrate the discovery of transient novel nanostructures such as well-defined stars and their shape evolutions in between anisotropic (i.e. rods) and isotropic (i.e. cubes) systems. A variety of nanostructures of colloidal PbS including monorods, multipods, stars, and truncated cubes are obtained and the crucial shape guiding factors involved in determining their shapes are elucidated via systematic approaches. We show that various features of the final nanostructures including shape, size, and aspect ratios are ultimately determined by sensitive variables in our synthetic route such as the type of molecular precursor for PbS, capping molecule, the ratio of capping molecule to molecular precursor, and the overall growth conditions (kinetic vs. thermodynamic).
나노 미터 크기에서 형태가 조절된 나노 구조물에 대한 합성방법은 그것의 새로운 광학적, 물리적 성질을 관찰하기 위해 풀어야만 하는 필수적인 과제이다. 이를 위해 황화 납 나노 결정을 콜로이드 용액 상태로 합성하여 새로운 반도체 나노 구조물의 합성에 필요한 화학적 조건을 관찰하였다. 우선, 얻어진 나노 결정은 형태가 매우 잘 조절된 나노 막대와 십자, 별, 정육면체 등의 모양을 지니고 있었다. 이러한 나노 결정의 형태는 결정 성장 온도에 의해 쉽고 정확하게 조절이 가능하였으며, 선구 물질에 대한 안정화 물질의 종류와 농도를 조절함으로써 나노 결정의 성장 면을 매우 선택적으로 조절할 수 있었다. 또한 나노 결정의 크기는 결정 성장 시간을 조절함으로써 쉽게 조절 가능하였다. 얻어진 나노 결정은 양자 제한 효과를 나타내어 벌크 결정에 비해 상대적으로 큰 밴드 갭을 지니고 있음을 확인하였다. 이처럼 결정 성장에 필요한 여러 조건들을 조절함으로써 반응 속도론적으로 안정한 형태와 열역학적으로 안정한 형태의 나노 결정을 선택적으로 합성할 수 있었다. 이러한 화학적 조건이 조절된 합성 방법은 많은 새로운 형태의 나노 구조물의 형성에 있어 큰 역할을 하리라 기대된다.
