목차
Ch. 1 서론 = 1
1.1. 나노란 무엇인가? = 1
1.2. 나노크기의 효과 = 3
1.3. 나노과학기술의 역사 = 6
1.4. 나노구조 형성 방법 = 7
1.5. 나노과학기술의 전망 = 8
1.6. 본 교재가 다루고자 하는 영역 = 8
Ch. 2 나노과학의 기초 = 11
2.1. 결정구조 = 11
2.1.1 결정격자, 격자방향, 격자면 = 12
2.1.2 결정계와 14 Bravais 격자 = 16
2.1.3 결정구조 = 17
2.2. 표면 및 표면 에너지(Surface and surface energy) = 25
2.2.1 표면(Surface) = 26
2.2.2 표면 에너지( Surface energy) = 27
2.2.3 곡면(Curved surface) = 30
2.2.4 입자크기 의존성(Particle size dependence) = 33
2.3. 양자제한 효과 = 35
2.3.1 크기에 따른 양자제한 효과의 발생(Size and quantum confinement effects) = 36
2.3.2 터널링 효과(Tunneling effect) = 37
2.3.3 밴드갭 재규격화(Band gap renormalization) = 39
2.3.4 상태 밀도 변화(Variation of density of state) = 40
2.3.5 Coulomb 블록 현상(Coulomb blockade) = 42
연습문제 = 43
Ch. 3 용액 기반의 나노재료 합성 = 45
3.1. 표면화학 및 안정화 = 45
3.1.1 분산(Dispersion) = 45
3.1.2 표면전하(Surface charge) = 48
3.1.3 전기이중층(Electrical double layer) = 50
3.1.4 반데르발스 인력(van der Walls attraction) = 53
3.1.5 DLVO 이론 = 55
3.1.6 스테릭 안정화(Steric stabilization) = 58
3.2. 핵생성 및 성장(Nucleation and Growth) = 61
3.2.1 핵생성에 대한 열역학(Thermodynamics for Nucleation) = 61
3.2.2 성장속도론(Growth kinetics) = 69
3.2.3 크기조절(Size control) = 71
3.3. 0차원 나노입자의 합성(Synthesis of 0D nanomaterials) = 73
3.3.1 금속 나노입자의 합성(Synthesis of metal nanoparticles) = 73
3.3.2 반도체 입자의 합성(Synthesis of semiconductor nanoparticles) = 79
3.3.3 산화물 입자의 합성(Synthesis of metal oxide nanoparticles) = 82
3.3.4 고분자 콜로이드의 합성(Synthesis of of polymeric colloids) = 88
3.4. 1차원 나노물질의 합성(Synthesis of 1D nanomaterials) = 95
3.4.1 합성전략(Strategies) = 95
3.4.2 금속 나노선의 합성(Synthesis of metal nanowires) = 101
3.4.3 반도체 나노물질의 합성(Synthesis of semiconductors) = 104
3.4.4 산화물 나노물질의 합성(Synthesis of metal oxides) = 107
3.4.5 전기방사에 의한 나노물질의 합성(Production by electrospinning) = 109
연습문제 = 111
Ch.4 기상공정을 통한 나노재료의 합성 = 119
4.1. 기상 공정을 통한 나노재료의 합성원리와 장치 = 120
4.1.1 결정성장의 기본원리(Fundamental of crystal growth) = 120
4.1.2 합성 방법 및 장치(Growth processes and equipments) = 120
4.2. 0차원 나노구조의 합성 = 128
4.2.1 양자점(Quantum dot) = 128
4.2.2 자기조립(Self Assembling) = 130
4.2.3 세라믹 나노 분말(Oxide nanopowders) = 135
4.2.4 금속 나노분말(Metal nanopowders) = 139
4.3. 1차원 나노구조의 합성 = 142
4.3.1 나노선(Nanowire) = 143
4.3.2 나노리본(Nano ribbons) = 150
4.3.3 탄소나노튜브(Carbon nanotubes) = 150
연습문제 = 155
Ch. 5 나노구조 공정 = 159
5.1. 광리소그래피(Photolithography) = 160
5.2. 전자빔 리소그래피(Electrn-beam lithography) = 163
5.3. 집속이온빔 리소그래피(Focused ion beam lithography) = 168
5.4. 주사탐침 현미경(Scanning probe microscopy) = 168
5.5. 잉크젯 프린팅 기술(Ink-jet printing) = 170
5.6. 나노임프린트 리소그래피(Nanoimprint lithography) = 172
5.7. 마이크로접촉 인쇄(Microcontact print) = 173
5.8. 템플레이트를 이용한 나노구조물 형성 = 175
5.8.1 블록 공중합체(block copolymer)를 이용한 나노구조물 형성 = 175
5.8.2 양극 산화 알루미늄(Anodized Aluminum Oxide; AAO) = 182
5.9. 3차원 구조물 제작을 위한 공정기술 = 184
5.10. 전망 = 186
연습문제 = 186
Ch. 6 특성 및 응용 = 189
6.1. 나노재료의 광학적 응용 = 190
6.1.1 나노재료와 광학(Nanomaterials and optics) = 190
6.1.2 발광소자(Light emitting diodes, LED) = 190
6.1.3 광통신 나노재료(Optical communications and nanomaterials) = 193
6.1.4 나노 레이저(Laser) = 194
6.2. 나노재료의 전자소자 응용 = 195
6.2.1 전자소자의 발전과 한계 = 195
6.3. 나노재료의 기계적 응용(Mechanical properties) = 204
6.3.1 강도와 경도(Strength and Hardness) = 205
6.3.2 마모 특성(Tribological properties) = 206
6.3.3 초소성(superplasticity) = 207
6.3.4 나노복합체(Nanocomposite) = 208
6.4. 나노재료의 바이오 응용 = 211
6.4.1 금속 나노입자의 표면 플라즈몬 공명(Surface plasmon resonance of metallic nanoparticles) = 212
6.4.2 바이오 이미징을 위한 형광 양자점(Luminescent QDs for biological imaging) = 216
6.4.3 자성 나노입자의 초상자성(Superparamagnetism of magnetic nanoparticles) 응용 = 218
6.4.4 나노선 기반의 바이오 센서(Nanowire based biosensors) = 221
6.4.5 나노섬유(Nanofibers) = 223
6.4.6 약물전달 시스템(Drug delivery systems) = 227
6.5. 나노촉매와 가스센서(Nanocatalyst and gas sensor) = 230
6.5.1 나노촉매(Nanocatalyst) = 230
6.5.2 반도체 가스센서(Semiconductor type gas sensor) = 236
6.6. 에너지(Energy) = 243
6.6.1 나노재료의 태양저지 응용(Nanomaterials for solar cell application) = 244
6.6.2 나노재료의 연료전지 응용(Nanomaterials for fuel cell application) = 253
6.6.3 나노재료의 이차전지 응용 = 256
연습문제 = 260
Ch. 7 나노소재의 분석 = 269
7.1. 나노소재의 형상분석 = 272
7.1.1 전자현미경(Electron microscope)을 이용한 형상 및 구조 분석 = 272
7.1.2 주사탐침현미경(Scanning probe microscope)를 이용한 나노소재표면의 형상분석 = 278
7.2. 나노소재의 화학적 분석 = 282
7.2.1 전자탐침 미세 성분 분석법(Electron Probe Micro Analyser, EPMA) = 282
7.2.2 전자 에너지 손실 분광법(Enectron Energy Loss Spectroscopy, EELS) = 285
7.2.3 X-ray 광전자 분광법(X-ray Photoelectron Spectroscopy)과 Auger 전자 분광법(Auger Electron Spectroscopy) = 287
7.2.4 가시광 분광법(Optical Emission and Absorption Spectroscopy) = 291
7.2.5 라만 분광법(Raman Spectroscopy) = 293
7.2.6 이차이온질량 분광법(Secondary Ion Mass Spectrometry, SIMS) = 298
연습문제 = 300
찾아보기 = 302
