흑린 (포스포렌, 과도 전자소자 채널)

흑린(BP, 포스포렌)은 과도 전자소자(transient electronics)에서 수층(few-layer) 2D 반도체 채널 소재로 사용된다 (paper_120, Song et al., ACS Appl. Mater. Interfaces (2018)). 높은 고유 정공 이동도(최대 1000 cm² V⁻¹ s⁻¹ 보고), 조절 가능한 밴드갭(0.3–2 eV), 그리고 산소 매개 가수분해 용해를 통해 대사적으로 무해한 인산염으로 전환된다는 특성이 선택 근거이다 — 인(phosphorus)은 체내에서 두 번째로 풍부한 무기 원소이다.

제조 및 형태

• 기계적 박리: Ar 글로브박스 내에서 스카치테이프로 박리; 초기 플레이크 두께 30–50 nm (see Song et al., ACS Appl. Mater. Interfaces (2018), p. 2–3).

용해 (see bp-dissolution-kinetics)

• DI water에서 1.65 nm h⁻¹, PBS에서 1.81 nm h⁻¹ (pH 7.4, 37 °C)의 선형 박막화; 라만 A¹g (361 cm⁻¹), A²g, B₂g 피크는 피크 이동 없이 20 h 후 소멸 (Fig. 1).
• 용존 O₂가 필수적: N₂ 탈기 처리된 물에서는 BP가 용해되지 않고 유지됨 (Fig. S₁). BP는 P₄O₁₀으로 산화되며, 이후 H₃PO₄로 가수분해된다.

세포 독성

• MTT / WST 분석법은 BP에 대해 신뢰할 수 없음 (포르마잔 환원 아티팩트 → 위양성 세포 독성). LIVE/DEAD 분석법에서는 ≤ 50 µg mL⁻¹ 농도에서 NIH 3T3 세포 생존율 >90%; 100 µg mL⁻¹에서 생존율이 급격히 감소 (Fig. 4b).

역할

black-phosphorus-transient-FET의 활성 채널 (YYACAYY-peptide 게이트 유전체 및 Mo 전극 사용).