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Facile organic surfactant removal of various dimensionality nanomaterials using low-temperature photochemical treatment

DOI:10.1039/c8ra08173e 期刊:RSC Advances 出版年份:2019 更新时间:2025-09-19 17:15:36
摘要: Deep ultraviolet (DUV)-treatment is an efficient method for the removal of high-energy-barrier polymeric or aliphatic organic ligands from nanomaterials. Regardless of morphology and material, the treatment can be used for nanoparticles, nanowires, and even nanosheets. The high-energy photon irradiation from low-pressure mercury lamps or radio frequency (RF) discharge excimer lamps could enhance the electrical conductivity of various nanomaterial matrixes, such as Ag nanoparticles, Bi2Se3 nanosheets, and Ag nanowires, with the aliphatic alkyl chained ligand (oleylamine; OAm) and polymeric ligand (polyvinyl pyrrolidone; PVP) as surfactants. In particular, Ag nanoparticles (AgNPs) that are DUV-treated with polyvinyl pyrrolidone (PVP) for 90 min (50–60 °C) exhibited a sheet resistance of 0.54 Ω □?1, while thermal-treated AgNP with PVP had a sheet resistance of 7.5 kΩ □?1 at 60 °C. The simple photochemical treatment on various dimensionality nanomaterials will be an efficient sintering method for flexible devices and wearable devices with solution-processed nanomaterials.
作者: Chahwan Hwang,Jae Sang Heo,Kyung-Tae Kim,Yeo Kyung Kang,Antonio Facchetti,Sung Kyu Park,Byungdoo Choi,Yong-Hoon Kim,Myung-Gil Kim
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研究概述 实验方案 设备清单

To investigate the efficiency of deep ultraviolet (DUV) treatment for removing organic ligands from nanomaterials of various dimensions (nanoparticles, nanowires, nanosheets) and enhancing their electrical conductivity at low temperatures, as an alternative to high-temperature thermal annealing.

DUV treatment is an efficient low-temperature method for removing organic ligands from nanomaterials, significantly enhancing electrical conductivity without morphological degradation. It outperforms thermal annealing, especially for polymeric ligands like PVP, and is applicable to various nanomaterial dimensions, making it suitable for flexible and wearable electronics.

The photochemical treatment may not be fully effective for all nanomaterials; Bi2Se3 nanosheets required additional excimer treatment for significant conductivity improvement. Long irradiation times or high-intensity energy could degrade structural integrity. The method is primarily tested on silicon substrates, and compatibility with flexible plastic substrates like PET is implied but not extensively validated in this study.

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