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금 나노막대의 크기를 제어할 수 ....

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글쓴이 최고관리자 등록일 13-12-26 14:46
조회 1,139

    노스캐롤라이나 주립 대학(North Carolina State University)의 연구진은 나노크기 금 막대를 대량으로 제조할 수 있으면서 나노막대의 크기와 광학적 성질을 제어할 수 있는 새로운 기술을 개발했다. 금 나노막대의 광학적 특성은 이미징 기술에서부터 암 치료까지 생의학적 분야에 매우 유용하게 적용될 수 있다.

    나노 기술의 관심이 증가하면서, 금 나노입자들은 구조체를 구성하는 단위체로서의 가능성 때문에 나노분야에서 중요한 역할을 할 것으로 기대되었다. 금 나노입자의 합성 방법과 다양한 비구형 나노입자를 합성하는 방법이 과거 수십 년 동안에 많이 발전하였다. 특히 종횡비의 제어가 가능하기 때문에, 나노막대가 큰 관심을 끌었다. 금 나노막대는 종횡비에 따라서 다른 색을 보이는데, 이것은 강렬한 표면 플라즈몬 공명 피크 때문이다.

    금 나노막대는 종횡비(aspect ratio)에 따라서 세로 방향의 표면 플라즈몬 공명을 조절할 수 있다. 금 나노막대의 크기와 종횡비를 조절하는 것은 아직까지 어려운 문제이지만, 산란강도(scattering intensity)가 금 나노막대의 크기에 매우 의존하기 때문에 이것을 조절하는 것은 매우 중요한 일이다. 이번 연구진은 2차 성장 방법을 사용해서 금 나노막대의 제조 효율을 높이는데 성공했다.

    이 기술은 금 나노막대를 경제적인 비용으로 대량 생산하는데 큰 기여를 할 것이라고 이 연구를 수행했던 Joseph Tracy 박사가 말했다. 그리고 이것은 과학 커뮤니티와 생의학 연구에 많은 영향을 끼칠 수 있을 것이다. 이번 연구는 기존의 기술로 시작된다. 기존의 기술은 두 개의 화학 용액을 서로 혼합함으로써 금 나노막대를 형성한다. 그러나 이 기술은 금의 30%만을 나노막대로 변환시키고, 나머지는 용액 속에 남아 있는다. 잔재하는 70%의 금을 나노막대로 전환시키기 위해서, 이번 연구진은 용액 속에 아스코르브산(ascorbic acid, 비타민 C)을 지속적으로 주입하면서 혼합물을 계속 교반시켰다. 아스코르브산은 용액으로부터 금을 끄집어내어서 기존의 나노막대 위에 이것을 증착시킨다. 금 나노막대를 만들기 위한 용액은 CTAB(cetyltrimethylammonium bromide)에 의해서 안정화되었다.

    금 나노막대 합성의 성장 단계는 종종 교반 없이 수행된다. 이것은 교반이 금 나노막대의 수율을 감소할 것이라고 알려졌기 때문이다. 그러나 이번 연구진은 2차 성장 단계 동안에 교반을 하면 금 나노막대의 종횡비와 크기에 대한 제어를 향상시킬 수 있다는 것을 보여주었다. 이번 연구진은 일반적인 금 나노막대 성장 방법을 거친 후에 아스코르브산과 BDAC(benzyldimethylhexadecylammonium chloride hydrate)의 첨가 속도를 조절함으로써 형상과 종횡비를 조절할 수 있었다.

    이번 연구진은 아스코르브산의 첨가 속도를 느리게 할수록 나노막대가 더 짤막하게 된다는 것을 발견했다. 이것은 금 나노막대의 광학적 성질이 "종횡비"에 의존하기 때문에 중요하다. 예를 들어, 길고 아주 얇은 금 나노막대는 800나노미터(근적외선 스펙트럼에서)보다 더 큰 파장에서 빛을 흡수하지만, 더 짧고, 더 넓은 금 나노막대는 700 나노미터 이하(적색 또는 암적색)의 파장에서 빛을 흡수한다.

    이런 광학적 성질을 미세 조절할 수 있는 능력은 새로운 생의학적 분야에 유용하게 적용될 수 있을 것이다. 또한 이 2차 성장 방법은 다른 금속의 나노입자를 만드는 데도 적용될 수 있을 것이다. 이 연구결과는 저널 Chemistry of Materials에 “Large-Scale Synthesis of Gold Nanorods through Continuous Secondary Growth”라는 제목으로 게재되었다.

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