유기 나노 결정의 사이즈 효과

Abstract

반도체와 금속 나노 결정에서의 사이즈 효과는 매우 잘 연구되었고 현재 잘 알려져 있다. 그렇지만, 유기 나노 결정에서 관찰된 사이즈 효과는 반도체와 금속 나노 결정에서의 양자 제한 효과와 근본적으로 다르고, 그 효과의 근원에 대해서 알려진 바가 없다. 본 연구에서 결정성이 매우 우수한 3-methyl-4-methoxy-4’-nitrostilbene (MMONS)와 benzophenone 나노 결정을, sonication을 이용한 재침전법으로 제작하였다. MMONS의 흡수 스펙트럼은 두 가지 뚜렷한 특성을 보였는데, 그 중 한 가지는 375 nm 근처에 다른 한가지는 475 nm 근처에 있고, 나노 결정의 크기가 증가함에 따라서 두 개의 피크가 장파장 쪽으로 이동하고 있는 반면에, benzophenone 나노 결정의 흡수 스펙트럼은 단일한 255 nm 근처의 흡수 피크가 결정 사이즈가 변화함에 따라 거의 변화 없이 관찰되었다. 밀도 함수 이론 계산 결과 MMONS 나노 결정의 375 nm 근처에 보인 피크는 결정의 사이즈가 작을 때 분자 내의 전하 이동에 의한 것이고, 14 nm 이 상의 결정의 경우 475 nm 근처에 보인 피크는 수소 결합 network과 π-π stacking을 통한 분자 간의 전하 이동에 의한 것임을 알 수 있었다. Benzophenone 결정에서는 benzophenone 분자 내에 전자 주개-전자 받개 그룹이 없고 수소 결합 network와 π-π stacking이 없기 때문에 결정의 사이즈에 무관하게 단일한 흡수 피크가 나타난 것으로 보인다.