[논문]크기가 조절된 골드 나노 입자의 합성과 표면 라만 증강의 효과

이영욱; 신태호

doi:10.4313/jkem.2019.32.6.462

크기가 조절된 골드 나노 입자의 합성과 표면 라만 증강의 효과
Synthesis of Size Controlled Gold Nanoparticles and Surface Enhanced Raman Spectroscopy (SERS) Effect 원문보기

전기전자재료학회논문지 = Journal of the Korean institute of electronic material engineers, v.32 no.6, 2019년, pp.462 - 465

이영욱 (한국세라믹기술원 에너지환경본부) , 신태호 (한국세라믹기술원 에너지환경본부)

Abstract ▼ AI-Helper

Nanoscale gold particles have been intensively researched due to their potential applications in catalysis, electronics, plasmonics, and biological assays. In our study, we fabricated gold nanoparticles (NPs) that were synthesized in an aqueous environment via the reduction of $HAuCl_4$ by ascorbic acid (AC) with a sodium citrate (SC) surfactant. Highly monodispersed gold particles with sizes ranging from 123 to 184 nm were prepared in high-yield by a surfactant concentration. The structural and optical properties of the synthesized gold nanoparticles were characterized by transmission electron microscopy (TEM) and UV-vis spectroscopy. The prepared nanoparticles exhibited efficient surface-enhanced Raman scattering (SERS) properties that were dependent on their on size.

주제어

표/그림 (3)

그림 Fig. 1. Uv-vis spectra of size controlled Au NP.
그림 Fig. 2. TEM and size distribution graph images of Au NPs.
그림 Fig. 3. SERS data of size controlled Au NPs.

AI 본문요약
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제안 방법

우리는 바이오에 응용성을 생각하여 인체에 유해하지 않는 구연산(sodium citrate)을 이용하여 나노 입자를 합성하였으며, 환원제 역시 비타민 C로 이용되고 있는 ascorbic acid를 이용하여 나노 입자를 합성하고, citrate의 농도를 조절하여 나노 입자의 크기를 조절하는 실험을 하였으며, 용매는 물을 사용하여 나노 입자를 합성하였다. 그 나노 입자의 활성을 보기 위해 표면 라만 증강(SERS)을 측정하였다. 크기가 작을수록 표면 라만 증강의 활성이 뛰어났으며, 추후 바이오센서로 응용할 수 있기를 기대한다.
또한, 골드 나노 입자의 광학적 특성을 이용하여 센서로 이용될 가능성을 보기 위해 표면라만 증강이 많이 이용되고 있다 [7-10, 16-18]. 우리는 바이오에 응용성을 생각하여 인체에 유해하지 않는 구연산(sodium citrate)을 이용하여 나노 입자를 합성하였으며, 환원제 역시 비타민 C로 이용되고 있는 ascorbic acid를 이용하여 나노 입자를 합성하고, citrate의 농도를 조절하여 나노 입자의 크기를 조절하는 실험을 하였으며, 용매는 물을 사용하여 나노 입자를 합성하였다. 그 나노 입자의 활성을 보기 위해 표면 라만 증강(SERS)을 측정하였다.

대상 데이터

시약은 HAuCl₄, Ascorbic acid: AC (비타민 C), 3차 증류수, 계면 활성제: Sodium Citrate: CA (sodium citrate), 표면 라만 증강 물질: 2-MP (2-Mercatopyridine)를 사용하였다.

성능/효과

4 nm이다 (그림 1). 골드 나노 입자의 모양은 울퉁불퉁한 구형 모양이며, TEM 이미지를 통해 크기가 다른 것을 알 수 있었으며, 크기에 따른 UV-vis 흡광도도 다르다는 것을 증명할 수 있었다.
그리고 골드 나노 입자는 Uv-vis 분광기에 의해 빛을 흡수하는 파장이 크기에 따라 다르다는 것을 알 수 있었으며, 그 파장 영역에 따라 SERS를 측정하였다. 또한, 골드 나노 입자가 작아질수록 낮은 파장을 흡수하였으며, 나노 입자의 표면 플라즈몬과 나노갭에 의해 SERS의 세기가 달라지는 것을 알 수 있었으며, 크기가 작을수록 SERS의 세기가 뛰어난 것을 알 수 있었다.
측정 결과를 보면 크기가 가장 작은 나노 입자가SERS의 세기가 가장 큰 나노 입자에 비해 2.4배 증가하는 것을 볼 수 있었고, 크기가 증가할수록 SERS 세기가 작아지는 것을 볼 수 있었다. 그 이유는 Uv-vis 상에 보면 크기가 작은 골드 나노 입자가 560 nm로 가장 짧은 파장을 흡수한다는 것과 크기가 커질수록 큰 파장을 흡수하므로 인하여, SERS 세기가 약해지는 것을 알 수 있었다.

후속연구

그 나노 입자의 활성을 보기 위해 표면 라만 증강(SERS)을 측정하였다. 크기가 작을수록 표면 라만 증강의 활성이 뛰어났으며, 추후 바이오센서로 응용할 수 있기를 기대한다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	SERS를 측정하기 위해 사용한 것은?	SERS를 측정하기 위한 물질로는 공명구조가 있는 2-MP 물질을 사용하여 측정하였고 레이저는 He/Ne 633 nm 파장을 가지는 붉은 레이저를 사용하여 측정하였다. 또한 나노 입자의 경우 사이즈에 따른 나노갭의 차이에 의해 SERS의 세기가 다르게 측정되는 될 수 있다 [23].
	골드 나노 입자가 바이오 시스템에 많이 응용되고 있는 이유는?	이 나노 입자들은 모양 조절은 다양한 방법에 의해 프리즘, 라드, 디스크, 옥타헤드론, 큐브와 와이어 등을 합성할 수 있으며, 크기는 환원제 양이나 계면활성제 농도에 따라 환원속도에 의해 조절 가능하며, 합성한 각자의 광학적 특성들이 차이가 있어 이러한 특성을 응용하기 위해 많은 노력을 하고 있다 [10-20]. 특히 골드 나노 입자는 안정성이 뛰어나고 인체에 유해하지 않기 때문에 바이오 시스템에서 많이 응용되고 있다. 그러나 나노 입자 합성할 때 이용되고 있는 계면 활성제가 인체에 유해하다는 이유로 지금은 현재 인체에 유해하지 않는 계면 활성제로 천연물이나 사람에게 무해한 계면 활성제를 사용하여 나노 입자를 합성하는 연구가 되고 있다 [21].
	나노 입자는 어떤 분야에 응용되고 있는가?	나노 입자는 여러 분야의 응용성을 지니고 있다. 바이오, 촉매, 에너지, 센서, 광전자, 라만표면증강(SERS) 등 여러 물품이나 시설에서 응용되고 있다 [1-9]. 이 나노 입자들은 모양 조절은 다양한 방법에 의해 프리즘, 라드, 디스크, 옥타헤드론, 큐브와 와이어 등을 합성할 수 있으며, 크기는 환원제 양이나 계면활성제 농도에 따라 환원속도에 의해 조절 가능하며, 합성한 각자의 광학적 특성들이 차이가 있어 이러한 특성을 응용하기 위해 많은 노력을 하고 있다 [10-20].

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