[发明专利]纳米粒子合成装置和使用其的纳米粒子合成方法

说明书

本发明提供了一种纳米粒子合成装置，其能够通过增加源气体的激光热解反应区域来提高纳米粒子的生产率。

技术领域

本申请要求于2018年7月23日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2018-0085185号的优先权和权益，其全部内容通过引用并入本文。本发明涉及一种能够提高纳米粒子的生产率的纳米粒子合成装置以及使用该纳米粒子合成装置的纳米粒子合成方法。

背景技术

激光热解是一种通过用激光束照射源气体而在非常短的反应时间内分解源气体来合成纳米粒子的方法。作为示例，当通过用二氧化碳(CO₂)激光束照射来分解硅烷(SiH₄)气体时，可以形成硅(Si)纳米粒子。在激光热解中，为了提高生产率，尤其重要的是增加产生纳米粒子的反应区域。

普通的激光热解反应器被设计成使得入射激光束和所供应的源气体的行进方向彼此相交。同时，在如上所述设计的反应器中，仅入射激光束与源气体之间的交集被设置成反应区域，该反应区域仅是微区域。另外，存在以下局限性：需要在几微秒(ms)的短时间内进行热解反应，从而在反应区域中产生具有设计尺寸的纳米粒子。

为了解决这种问题并提高纳米粒子的产率，引入了增加入射激光束的输出的方法、在源气体中添加用于提高对激光束的吸收率的物质的方法等。然而，这些方法的局限性在于，反应效率没有得到很大提高，使得进一步需要气相光催化剂或需要增加激光束的输出，这导致工艺成本的增加。

因此，需要对被设计为改善源气体的激光热解反应的区域的激光热解反应器进行研究。

[现有技术文献]

[专利文献]

韩国专利申请公开第10-2015-0036511号

发明内容

技术问题

本发明致力于提供一种能够通过增加源气体的激光热解区域来提高纳米粒子的生产率的纳米粒子合成装置，以及使用该纳米粒子合成装置的纳米粒子合成方法。

然而，本发明要解决的技术问题不限于上述技术问题，并且本领域技术人员可以根据以下描述清楚地理解上述未提及的其他技术问题。

技术方案

本发明的示例性实施例提供了一种纳米粒子合成装置，其包括：反应室；源气体注入单元，源气体注入单元设置在反应室的一侧，并被配置成将源气体供应到反应室中；激光束入射单元，激光束入射单元设置在反应室的另一侧，并被配置成使得激光束入射到注入反应室中的源气体上；以及激光束碰撞单元，激光束碰撞单元设置在反应室中的与激光束的入射侧相对的一侧，并被配置成使得从激光束入射单元入射的激光束碰撞，其中，源气体在反应室中沿激光束的入射方向流动。

本发明的另一示例性实施例提供了一种使用该纳米粒子合成装置的纳米粒子合成方法，该方法包括：将源气体供应到反应室中；用激光束照射所供应的源气体；以及通过由入射的激光束引起源气体的热解反应来生长纳米粒子，其中，源气体在反应室中沿激光束的入射方向流动。

有益效果

根据本发明的示例性实施例的纳米粒子合成装置可以增大流动的源气体与入射的激光束彼此重叠的反应区域的尺寸，从而均匀地进行源气体的热解反应。

根据本发明的示例性实施例的纳米粒子合成装置可以具有大量生产纳米粒子而不会增加入射激光束的输出的优点。

即使源气体相对于入射激光束具有低吸收性，根据本发明的示例性实施例的纳米粒子合成装置也可以大量生产纳米粒子。

根据本发明的示例性实施例的纳米粒子合成装置可以容易地生产纳米粒子，而无需调节入射激光束的焦点。

附图说明