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이방성 나노입자의 합성과 개발

전문가 제언: ○ 금속 나노입자는 특히, 자유전자를 가진 귀금속(금이나 은)의 나노입자는 국소 표면 플라즈몬 공명(LSPR)이라는 광학적 특성을 나타낸다. LSPR의 파장은 귀금속의 종류, 형상, 그리고 주위 매체의 유전율에 의존하며, 자외∼근적외 역의 특정 광과 상호작용하여 흡수특성을 보여준다. LSPR을 다루는 과학기술은 플라즈모닉스(prasmonics)라고 불리며 근년에 나노입자 제어기술의 발전에 따라 주목받고 있는 분야이다.

○ 귀금속 나노입자인 구상의 금 나노입자는 적자색으로 착색되고 있고, LSPR에 의한 파장 530㎚ 부근의 흡수를 띤다. 그것에 대해 로드상의 경우, 로드 단축에 기인하는 530㎚ 부근의 흡수와 로드 장축에 기인하는 2가지 흡수가 발현하는 것이 알려졌다. 이방성 나노입자인 금 나노로드(gold nanorods)는 그 특이한 형상과 에스펙트비에 유래하는 광학특성을 착안하여 합성방법이나 응용이 연구되고 있다. 그러나 환원방법이나 합성장치의 제한으로 금 나노로드를 대량 합성하는 것은 어렵다.

○ DAI NIPPON TORYO사는 재현성이 있는 금 나노로드의 대량 합성방법을 개발하였다. 특히, 고농도의 CTAB 수용액 중에서 금(Ⅲ)이온의 환원방법을 검토하였다. 그 결과 광조사법은 균일한, 아민환원법은 미세한, 또한, 2단계 환원법은 에스펙트비가 큰 금 나노로드의 합성방법을 확립하였다. 이들 합성방법은, 아스펙트비가 잘 제어된 금 나노로드 수 분산액의 대량생산이 가능하게 되었다.

○ 국내에서는 부산대 이재범·한동욱 교수팀은 Pyto화합물을 환원제로 이용해 금 나노입자를 합성하는 방법을 개발하였다. 이들 금 나노입자는 세포에 무해하고 항산화 등이 매우 탁월한 것으로 확인되었고 J. Mater. Chem., 21(2011)에 게재됐었다. 고려대 심상준 교수팀은 20nm 크기의 금 나노입자 의 표면에서 프라즈몬 공명현상을 미세 분석을 함으로써, 유전자 발현과정을 실시간 분석기술을 개발했다. Advanced Materials에 표지 논문으로 2013년 3월에 게재됐다. 향후, 금 나노로드는 이방성 금속 나노입자로서 바이오, 포토닉스 방면에서 주목받고 있는 나노재료이므로 대량 합성법과 응용 연구가 기대된다.

저자: Daigo Mizoguchi
자료유형: 학술정보