In this dissertation, I report the fine size tuning of PbSe nanocrytals (NCs) with atomic-level precision and the morphologically controlled 2-dimensional PbSe nanosheets (NSs). The approach involves slow injection of precursors with excess amounts of oleic acid. Re-tarded growth, due to both the slow supply of precursors and the surfeit of oleic acid, caus-es the attachment of PbSe NCs through the (110) planes, the most reactive planes, resulting in the formation of two-dimensional NSs. In contrast, such an attachment process can be prevented by impurities, e.g., Cd chalcogenide (CdSe or CdS) NCs. Instead, PbSe NCs are formed with a uniform size so slowly that it is possible to obtain the targeted size of the NCS.
기존의 PbSe 나노입자 합성은 균일한 크기의 결과물을 얻기 위하여 hot injec-tion (빠른 주입) 이 널리 사용되어 왔다. 또한 다양한 형상의 PbSe 나노입자를 만들기 위하여 추가적인 전구체 및 공용매를 사용하여 반응 kinetics (동역학) 를 조절하는 방법이 이용되어 왔다. 하지만, 이러한 합성법은 지나치게 빠른 반응속도와 결과물의 불확실한 재현성의 단점을 가지고 있다. 이에, 우리는 기존 실험방법과 동일한 조건 속에서 리간드 (oleic acid) 의 과량 사용과 전구체 혼합 용액의 slow injection (느린주입) 의 변화를 주었다. 이러한 변화는 반응 동역학을 매우 느리게 만들고 주입 하는 내내 반응 물질의 소량의 공급이 이어져 반응 초기에 (110) 면을 가진 매우 작은 나노입자 (~4 nm) 의 존재시간을 길게 만든다. 따라서, 매우 불안정한 (110) 면을 없애기 위하여 작은 입자들 사이에 (110)면을 통한 이차원 방향으로의 유도결합이 일어나며, 시간이 지나면서 표면에 분포하는 원자들이 표면에너지를 줄이기 위하여 확산을 하면서 매끄러운 면을 만들게 되면서 이차원의 PbSe 나노시트가 형성된다. 반면, 같은 조건 속에서 Cd 칼코게나이드 나노입자가 존재할 경우, PbSe 나노시트 대신에 영차원의 PbSe 양자점이 형성된다. 이는 반응초기 (110) 면을 표면에 노출하고 있는 작은 나노입자가 유도결합하는 것을 Cd 칼코게나이드가 방해하기 때문이다.
결과적으로 과량의 리간드와 느린 주입에 의한 변화, 그리고 다른 종류의 나노입자의 도입에 의한 나노시트 성장의 저해와 느린속도로 성장하는 양자점의 반응 메커니즘을 확인함으로써 PbSe 나노입자의 형성과정에 해석에 대한 통찰을 제시하였다
