화학공학소재연구정보센터
  • 블랙 골드를 형성할 수 있는 새로운 방법등록일 : 2015/07/26
  • 콜로이드 금을 더 큰 구체 형태로 자기 조립한다면, 이것의 3차원 상태는 “블랙 골드(black gold)”가 된다. 이것은 콜로이드 금이 거의 모든 가시광선 스펙트럼을 흡수하기 때문에 검은 색을 띄게 된다. 중국 연구진은 이 새로운 플라즈몬 상태가 어떻게 형성되는지를 확인했고, 이것이 의료용으로 매우 유용하게 적용될 수 있다는 것을 증명했다. 이 연구결과는 저널 Angewandte Chemie에 게재되었다.

    금속 나노구조는 새로운 광학적 및 기계적 특성들을 가진 초구조로 자기 조립할 수 있다. 플라즈몬 커플링은 이런 측면에서 특히 중요한 역할을 한다. 예를 들어, 이것은 플라즈몬 금속 나노입자들이 공진 파장에서 Si 기판 표면으로 인입 광을 산란하는데 도움을 줄 수 있다는 것이 발견되었다. 이것은 광 흡수 능력과 태양 전지 효율을 향상시킬 수 있다. 플라즈몬 운반체는 생의학적 분야에 적용될 수 있는 유망한 치료 진단용 플랫폼이다. 중국 과학원(Chinese Academy of Science)과 지난 대학(University of Jinan)의 연구진은 금 나노구체로 구성된 플라즈몬 콜로이드좀(plasmonic colloidosome)을 제조하는데 성공했다.

    과학자들은 빌딩 블록으로서 단분산된 금 나노구체를 기반으로 하는 에멀젼-템플릿(emulsion-templating) 방법을 제안했다. 이것은 역 에멀젼 시스템 속에서 큰 구형 운반체로 스스로 배열되게 했다. 생성된 플라즈몬 운반체는 마이크로미터 크기이고 육각형으로 밀집된 콜로이드 나노구체 입자들로 구성된 쉘을 가졌다. 이런 쉘은 이중층, 매우 큰 초구조, 다중층 배열을 가지고, 이것은 향상된 안정성을 제공했다. “이 시스템의 핵심 장점은 이러한 자기 조립이 나노입자들을 서로 고정하기 위한 복잡한 안정화 프로세스를 필요로 하지 않는다는 것”이라고 이번 연구진은 설명했다.

    중공 구체들은 3차원적으로 밀집된 구조 속에 강한 플라즈몬 공진을 가졌고, 원래의 금 나노입자의 적색 빌딩 블록과 비교했을 때 암흑색의 외관을 가졌다. 따라서 “블랙 골드”는 가시광선에서 강한 광대역 흡수를 가지고 매우 균일한 운반체 초구조를 형성한다. 의학적 분야에서, 금 운반체는 종양 세포에 약물 전달을 수행하는 운반체로서 사용될 수 있고, 플라즈몬 운반체 구조의 특정 광-재료 상호작용을 활용할 수 있는 다른 많은 분야에도 적용 가능하다: “제안된 방법은 바이오센서, 약물 전달, 광열 치료, 광학적 마이크로공동, 마이크로반응 플랫폼을 위한 귀금속 초구조를 만들 수 있게 할 것이다.” 이것은 귀금속 나노구조의 유연성과 다양성을 증명할 것이다.

    Au 나노구조로 조립된 새로운 흑색 플라즈몬 콜로이도좀의 제조를 위한 손쉬운 방법은 에멀젼-템플릿 방법에 의해서 개발되었다. 이런 자기-조립 프로세스는 물과 1-부탄올로 구성된 새로운 에멀젼 시스템을 기반으로 한다. 물 에멀젼 액적은 적절한 비율로 1-부탄올(오일) 속에 용해될 수 있다. 이러한 Au 콜로이도좀은 육방정의 밀집 적층 다중층 쉘을 가지고, 강한 입자간 플라즈몬 커플링 때문에 낮은 반사율과 강한 대역폭 흡수를 가진다. 이것은 유한 차분 시간-영역(finite-difference time-domain) 방법으로 조사되었다. 이 방법은 보편적이고, 서로 다른 콜로이도좀 속에 서로 다른 귀금속 나노입자를 자기 조립하는데 적합하다. 이런 콜로이도좀은 광열 치료, 바이오센서, 약물 전달에 중요한 역할을 할 것이다. 이 연구결과는 저널 Angewandte Chemie에 “Black Gold: Plasmonic Colloidosomes with Broadband Absorption Self-Assembled from Monodispersed Gold Nanospheres by Using a Reverse Emulsion System” 라는 제목으로 게재되었다(DOI: 10.1002/anie.201503384)

    그림. 금 나노입자로 만들어진 콜로이도좀(Colloidosome)은 강한 플라즈몬 커플링을 제공한다.
  • 키워드 : 콜로이드, 블랙 골드, 자기 조립
  • 출처 : KISTI 미리안 글로벌동향브리핑