We report growth of colloidal PbSe nanosheets via simple control of reaction para-meters. The approach involves slow injection of precursors with excess amounts of oleic acid. Retarded growth, due to both the slow supply of precursors and the surfeit of oleic acid, causes attachment of PbSe nanocrystals (NCs) through most reactive {110} planes into two-dimensional geometry. On the other hand, such attachment processes can be pre-vented by impurities, e.g., Cd chalcogenide (CdSe or CdS) NCs dispersed in chloroform. For instance, the slow injection of Pb and Se precursors into a reaction solution containing Cd chalcogenide NCs results in the growth of spherical PbSe NCs, as the Cd chalcogenide NCs hinder the PbSe nuclei from merging via {110} planes. Compared to conventional rapid-injection methods, PbSe NCs grow very slowly, which enables fine control of NC size. Cd chalcogenide clusters bound on the surface of PbSe NCs are responsible for both impeding nanosheet formation and slowing PbSe NC growth.
본 연구에서는, 기존의 양자점 합성에 널리 이용되는 "rapid injection" 방법과는 달리 “slow injection” 방법을 이용하여 두 가지의 다른 모폴로지를 갖는 PbSe 기반의 나노구조 (1. PbSe nanosheets, 2. PbSe nanodots) 를 구현하였다. 본 접근법의 핵심은 전구체 혼합 용액 (Pb-oleate and TOP-Se) 과 과량의 리간드 (oleic acid) 를 반응 온도에서 끓고 있는 용매 (phenyl ether) 에 천천히 주입하는 “slow injection” 방법이다. 이러한 과량의 리간드와 “slow injection” 방법의 조합은 반응 초기에 대략 3 nm에 해당하는 작은 PbSe 양자점을 형성시키며, 형성된 양자점의 성장보다는, 가장 불안정한 {110}면을 통하여 모여들고 부착하게 한다. 일정 반응시간이 지나고 나면, 단 결정이면서 2차원적인 구조를 갖는 수백나노 스케일의 PbSe nanosheet이 합성이 된다. 반면에, 전구체 혼합 용액과 과량의 리간드를 주입하기 이전, CdSe 혹은 CdS 양자점을 phenyl ether에 분산시킨 후 같은 실험을 수행하게 되면, PbSe nanosheet 대신 구형의 PbSe 양자점이 만들어 지게 된다. 즉, 추가적으로 넣어준 Cd-chalcogenide 나노크리스탈이 PbSe nuclei간에 {110} 면을 통한, 일명 “oriented attachment”를 방해 하여, 시트의 형태보다는 구형의 양자점으로의 성장을 돕는다. 요컨대, 본 연구에서는 비교적 간단한 방법으로 PbSe nanosheet을 구현 하였고, 다른 종류의 양자점의 도입을 통하여 sheet 형성의 저해 요인 및 메커니즘을 확인하였다.
