We present a self-assembling method for the high-efficient field emission applications, which uses a colloidal monolayer as a supporting frame in the presence of an electric field. We show that the interstices of the colloidal particle assembly maintain the alignment of the single-walled carbon nanotubes in the absence of an electric field. Unlike the previous assembling techniques, this method affords the alignment of well-dispersed SWNTs with a high aspect ratio on ITO substrates at room temperature, which results in the highly efficient use of the SWNTs and deposition over a large area. The significance of this approach was verified by assessing the field emission characteristics of the SWNT array with and without the support of the colloidal monolayer. The emission values of this assembling method is the highest one other compared to other self-assembling methods reported thus far, and is in the suitable range of mass production.
We present a self-assembling method for controlling the ring-shape of SWNTs through a non-covalent interaction with porphyrin (5, 10, 15, 20-tetrakis(4-(11- mercaptoundecyl)oxyphenyl)-21H, 23H-porphine). This self-organization behavior of π-conjugated porphyrin-SWNTs was found to be dependent of the concentration of SWNTs and porphyrin, the ratio of composition of SWNTs to porphyrin, and the type of substrate surface. Absorbance spectroscopy shows strong π-πinteractions between the porphyrin and SWNTs are confirmed by the absorbance bands resulting from J-aggregates of porphyrin. SEM and TEM images shows that the SWNT rings are located over the entire substrate surface and most of the rings have a diameter distribution typically ranging from 0.5 and 1.2 m. The ring-structure of SWNTs can be deposited on various substrates after a simple treatment, which is a remarkable advantage for potential applications such as electronic devices and biosensor.
우리는 단일벽 탄소나노튜브를 효율적인 전계방출소자에 응용하기 위하여 전기장의 존재 하에서 콜로이드 단분자층을 지지체로 이용하여 탄소나노튜브를 수직 배향하는 새로운 제조방법을 개발하였다. 우리는 주사전자현미경을 이용하여, 전기장이 제거된 후에도 탄소나노튜브가 단분자층을 이루고 있는 콜로이드 입자 사이의 공간에서 ITO 기판과 수직으로 배향되어 있는 것을 관찰하였다. 이전의 방법과는 달리, 위와 같은 방법을 이용하면 상온에서 대면적에 탄소나노튜브를 효율적으로 적층할 수 있다. 콜로이드 단분자층이 존재할 때와 존재하지 않을 때를 비교하여 전계방출소자 특성을 평가한 결과, 콜로이드가 존재할 때, 매우 우수한 전계방출 특성을 나타내었다. 이러한 새로운 조립방법은 지금까지 보고되어온 다른 조립방법보다 훨씬 경제적이고 현실적인 전계방출소자에의 적용에 가능성을 제시했다.
우리는 포피린과 탄소나노튜브와의 상호작용을 통해 링 모양의 탄소나노튜브를 개발하는데 성공하였다. 포피린은 탄소나노튜브의 벽면과 π-π상호작용을 통해 특정한 조건에서 대면적에 링 모양의 탄소나노튜브를 형성시킨다. 포피린과 탄소나노튜브와의 π-π상호작용은 UV-vis-NIR 스펙트럼을 통해 포피린이 J-aggregation 되는 특성 peak을 이용하여 확인되었다. 또한, 탄소나노튜브가 링 모양을 이루는 조건은 탄소나노튜브와 포피린의 조성비와 용액안에서의 농도, 그리고 기질 표면의 특성에 크게 영향을 받는다. 주사전자현미경과 투과전자현미경을 통해 탄소나노튜브롸 포피린이 이루는 구조를 직접적으로 관찰함으로써, 탄소나노튜브가 대면적에 링을 이루는 조건을 조절할 수 있었다. 이는 탄소나노튜브와 포피린과의 간단한 실험 조건으로, 상온에서 다양한 기판위에 링 모양의 탄소나노튜브를 적층할 수 있다는 우수한 장점이 있다. 지금까지 보고되어온 탄소나노튜브의 링 형성 과정과는 전혀 달리, 유기물과 탄소나노튜브와의 상호작용을 통해 탄소나노튜브의 모양을 조절하였다는데 큰 의미가 있다.
