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Design and fabrication of 3D nanoarchitectures based on nanotransfer printing for sensor applications = 나노전사 프린팅을 이용한 3차원 나노구조체의 설계 제조 및 센서 응용 연구
서명 / 저자 Design and fabrication of 3D nanoarchitectures based on nanotransfer printing for sensor applications = 나노전사 프린팅을 이용한 3차원 나노구조체의 설계 제조 및 센서 응용 연구 / Hyeuk Jin Han.
발행사항 [대전 : 한국과학기술원, 2019].
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8037784

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Nanotechnology is a promising choice to realize next-generation technology because nanosized materials, such as nanoparticles, nanowires, and nanoribbons, exhibit fundamentally different physical/chemical properties compared to bulk materials. Therefore, recent advances in nanofabrication techniques to readily prepare nanostructures with tunable sizes, shapes, and compositions. Nanotransfer printing technology may be the breakthrough for nanofabrication and eventually practical application of nanotechnologies. In particular, starting with nanowire arrays, two-dimensional (2D) and 3D structures have been developed by sequential printing on the substrate, which has enabled systematic investigations of the effects of structure on the performance of nanodevices. We report novel strategies for 3D ceramic nanostructure fabrication and their implementation. Specifically, we developed three individual approaches that highlight significant advances in nanodevices based on ordered three-dimensional ceramic nanostructures through nanotransfer printing. First, we demonstrate a highly facile and reliable strategy for an ordered metal oxide nanowire array and 3D nanoarchitecture via nanotransfer printing. Using this fabrication method, we were able to control the structure by stacking layers, which affects the performance of resistivity and high sensitivity in solid-state gas sensors. Second, we introduce a label-free electrical/optical multimodal sensor based on 3D nanoarchitectures with multiple sensing elements. Our multimodal sensor provides not only high sensitivity but also the ability to distinguish target molecules with similar molecular structures. Third, we introduce a novel fabrication method for single-crystalline silicon nanowire-based nanotransfer printing and transplantation of nanowires on various non-conventional substrates, including a flexible plastic substrate. Note that this unique transplantation printing process solves the issue of controlling the crystallinity, which was the limitation of conventional nano-transfer printing.3D ceramic nanoarchitecture fabrication based on nanotransfer printing provides sufficient high-resolution, large-area scalability and outstanding versatility. Notably, 3D nanoarchitecture can be applied to various sensor applications with high functionalities. These promising results suggest a new pathway in the development of new nanodevices based on 3D ceramic nanoarchitecture.

나노 기술은 나노 입자, 나노 와이어 및 나노 리본과 같은 나노 크기의 물질이 벌크 물질과 비교하면 근본적으로 다른 물리적 / 화학적 특성을 나타내기 때문에 차세대 소자기술을 실현하기 위해서 촉망받는 기술입니다. 따라서, 나노 구조물의 크기, 형상 및 조성을 쉽게 제조하기 위한 나노 제조 기술이 최근 많은 발전을 이루고 있었습니다. 그중, 나노 전사 인쇄 기술은 나노 기술의 실용적인 응용을 위한 돌파구가 될 것으로 주목받고 있습니다. 특히, 정렬된 나노 와이어로 시작하여 기판상에 순차적으로 인쇄됨으로써 2차원 및 3차원 구조가 개발되었으며, 이는 구조의 효과에 대한 나노 소자의 성능에 관한 체계적인 연구를 가능하게 했습니다. 저는 3차원 세라믹 나노 구조체 제작 및 구현을 위한 새로운 기술을 연구했습니다. 특히 나노 전사 프린팅을 통해 3차원 세라믹 나노 구조 제작을 기반으로 센서에 적용해보았고 3가지의 다양한 주제로 개발했습니다. 첫째, 나노 전사 프린팅을 통해 정렬된 금속 산화물 나노 와이어 및 3차원 나노 아키텍처를 매우 쉽고 신뢰성 있게 제작했습니다. 이 제작 방법을 사용하여 구조를 제어할 수 있었고, 이는 고체 소재 기반 가스 센서 저항의 조절과 민감도에 어떤 영향을 주는지 연구했습니다. 둘째, 복합 감지물질 기반의 3차원 나노 아키텍처 기반의 전기/ 광학적 멀티 모달 센서를 구현했습니다. 멀티 모달 센서는 기존의 높은 민감도를 유지할 뿐만 아니라 유사한 분자 구조를 가진 목표 분자를 구별하는 능력을 제공합니다. 셋째, 단결정 실리콘 나노 와이어 기반 나노 전사 프린팅 및 유연한 플라스틱 기판을 비롯한 다양한 기판에 나노 와이어를 이식하는 새로운 제조 방법을 소개합니다. 새로운 프린팅 공정은 기존의 나노 전사 인쇄의 한계였던 결정성 제어 문제를 해결합니다. 결론적으로, 나노 전이 프린팅을 기반으로 하는 3차원 세라믹 나노 아키텍처는 고해상도, 대 면적 확장성 및 뛰어난 다기능성을 제공하는 것을 확인했습니다. 특히, 3차원 나노 아키텍처는 높은 기능성 및 성능을 가진 다양한 센서 소자에 적용될 수 있었습니다.

서지기타정보

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청구기호 {DMS 19041
형태사항 iv, 117 p. : 삽화 ; 30 cm
언어 영어
일반주기 저자명의 한글표기 : 한혁진
지도교수의 영문표기 : Yeon Sik Jung
지도교수의 한글표기 : 정연식
수록잡지명 : "Nanotransplantation Printing of Crystallographic-Orientation-Controlled Single-Crystalline Nanowire Arrays on Diverse Surfaces". ACS Nano, v.11.no.11, pp.11642-11652 (2017)
학위논문 학위논문(박사) - 한국과학기술원 : 신소재공학과,
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