위변조 방지에 적용가능한 용매열반응으로 합성된 탄소 양자점의 형성과 형광특성: 탄소원과 반응온도 효과 = Formation Mechanism and Luminescence Properties of Carbon Dots for Anti-counterfeiting: Effect of Carbon Source, Reaction Temperature

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Carbon dots were synthesized using a solvothermal method with various carbon sources and synthesis temperatures. The particle size, surface morphology, and structural and luminescent characteristics was analyzed as functions of the synthesis temperatures. The transmission electron microscope images of the carbon dots showed that the surface morphology of the carbon dots was different for different carbon sources and synthesis temperatures. The Raman spectra of the carbon dots showed that depending on the synthesis conditions, the carbon dots could have an amorphous or a two-dimensional crystalline structure. Under 340-nm excitation, the carbon dots exhibited a dominant blue emission centered at 410 nm. Increasing the synthesis temperature raised the luminescent intensity of the carbon dots due to an increase the number of defect states during a synthesis process at a high temperature. A fluorescent ink for anti-counterfeiting applications was fabricated by using carbon dots and anti-counterfeiting patterns were printed with higher resolution and covertness. Considering these results, we conclude that carbon dots are promising fluorescent materials for was in anti-counterfeiting applications.

국문 초록 (Abstract)

탄소 양자점을 용매열반응법을 이용하여 탄소원과 합성온도를 달리하여 합성하고, 합성조건에 따른 탄소양자점의 구조, 입자의 크기 및 표면형상, 형광특성의 변화를 분석하였다. 투과전자현미경을 이용하여, 탄소양자점 합성에서 재료로 쓰인 물질과 합성온도에 따라 표면형상이 변화함을 확인하였다. 라만 스펙트럼을조사하여, 탄소 양자점의 합성조건 변화를 통하여 탄소 양자점이 비정질 및 2차원 구조를 가진다는 것을확인하였다. 탄소 양자점의 형광 스펙트럼을 측정한 결과, 340 nm에서 주 여기파장과 410 nm에서 주발광파장을 가진 것을 확인하였다. 탄소 양자점의 합성온도가 증가함에 따라, 탄소 양자점의 표면에서산화가 일어나고 결함(defect)이 발생하여 형광세기가 증가하였다. 합성된 탄소 양자점을 위변조 방지용형광잉크로 응용하여 높은 해상도와 우수한 은밀성을 가지는 위 변조 방지용 형광 패턴을 인쇄하였다.
이러한 결과를 바탕으로 탄소 양자점이 위변조 방지용 형광시료로 응용 가능함을 확인하였다.

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