2차 성장을 통한 금 나노 막대의 형상제어

국문 초록 (Abstract)

본 연구에서는 핵 성장 법을 이용하여 금 나노 막대의 합성하였다. 금 나노 막대는 길이 약 46nm, 두께 약 15nm의 크기였으며, 고배율의 투과전자현미경을 이용하여 금 나노 막대의 옆면은 {100}, {110}면으로 둘러싸여 있으며, 양쪽 끝은 {111}, {110}면으로 이루어져 있음을 확인하였다. 또한 전자빔산란을 확인하여 금 나노막대가 단결정으로 이루어진 것을 확인하였다. 금 나노 막대가 분산되어 있는 용액에 금전구체와 은전구체를 추가하여 환원함으로써 나노 막대 입자의 양쪽 끝쪽에서 2차 성장을 유도하였다. 이때 0.1M의 염산을 15㎕씩 추가하고, 추가된 염산의 양만큼 환원제의 양을 감소시켜 성장조건을 달리하여 막대 끝의 형상이 달라짐을 확인하였다. 염산이 추가되지 않은 실험에서는 화살촉 모양으로 성장된 금 나노 막대를 확인하였고, 염산을 15㎕를 추가한 실험에서는 끝이 잘린 화살촉 모양의 입자가 만들어졌다. 염산을 30㎕를 추가한 실험은 양족 끝이 둥근 아령모양의 입자가 합성되었으며, 45㎕를 추가한 실험에서는 개뼈모양의 금 나노 막대가 합성되었다. 은전구체의양을 120㎕를 사용한 실험에서는 화살촉 모양의 입자가 합성되었고, 180㎕를 사용한 실험의 경우 끝이 잘린 화살촉 입자가 합성되었으며, 240㎕를 사용한 실험에서는 아령모양의 금 나노 막대가 합성되었다. 또한, UV-vis-NIR 흡수 스펙트럼을 측정하여, 화살촉을 제외한 입자의 종횡비는 3.91이고, 화살촉 입자의 종횡비는 3.85였음을 확인하였다. 이들의 광학특성 결과는 FDTD계산 결과와 잘 일치하였다. 또한, 일반 금 나노 막대 입자와 화살촉 입자를 암시야 현미경을 사용하여 산란강도를 측정하였다. 티타니아가 코팅된 유리기판위에 막대입자와 화살촉 모양의 막대입자를 올려 입자의 모양차이에 따른 광 산란의 차이를 측정하여 높은 유전상수를 가지는 기판과 금 나노 막대간의 플라즈몬 공명의 차이를 비교하였다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

We synthesized gold nanorods successfully at room-temperature by using a seeded growth method, in which hexadecyltrimethylammonium bromide (CTAB) was used as the stabilizer and capping agent. Gold nanorods was 45nm in length, 15nm in diameter which corresponds to approximately 3 of aspect ratio. we confirmed that the gold nanorods was single crystal through SAED (selected area electron diffraction) pattern. Then, we performed overgrowth experiments on gold nanorods at the presence of silver precursor. The resultant particles were arrow-head shape at both ends. By managing the amount of hydrochloric acid (HCl) and reducing agent(L-ascorbic acid), the growth rate of gold at both ends could be controlled . The arrow-headed gold nanorods have been produced when HCl was not added. However, when HCl solution added more, the gold nanorods became dog-bone and round head shape . Also, by controlling the amount of silver nitrate (AgNO3), the shape of gold nanorods were changed from arrow head to dumbbell. Interestingly, when other acid or base (nitric acid and sodium hydroxide) were used instead of HCl , the resultant particles were not changed much. However, when an aqueous solution of sodium chloride were added instead of HCl, they shape were changed as they were done with HCl. Finally, we measured absorption intensity of the normal nanorods and arrow-heads nanorods which were compared with simulation data.

목차 (Table of Contents)

• 목차
• 제1장 서론
• 1-1. 연구목적
• 1-2. 이론적 배경
• 1-2-1. 금 나노 막대
• 1-2-2. 금 나노 막대의 합성
• 1-2-2-1. 주형법
• 1-2-2-2 전기화학적 방법
• 1-2-2-3. 핵 성장 방법
• 1-2-2-4. 광화학적 방법
• 1-2-3. 금 나노 막대의 응용
• 제2장 실험방법
• 2-1. 시약
• 2-2. 금 나노 막대의 제조
• 2-2-1. 금 나노 막대의 제조과정
• 2-2-2. 핵 용액의 제조
• 2-2-3. 성장 용액의 제조
• 2-2-4. 금 나노 막대의 합성
• 2-2-5. 금 나노 막대의 형상제어
• 2-2-6. 분석
• 제3장 결과 및 고찰
• 3-1. 금 나노 막대의 합성
• 3-2. 금 나노 막대의 결정구조
• 3-3. 금 나노 막대의 성장
• 3-3-1. 금 나노 입자의 환원
• 3-3-2. 금 나노 입자의 성장 메커니즘
• 3-4. 2차 성장을 통한 형상제어
• 3-4-1. 염산을 이용한 2차 성장
• 3-4-2. 2차 성장 입자의 비교
• 3-4-3. 질산은 수용액 양의 영향
• 3-4-4. 이차 성장에 따른 막대 형상 변화의 주요 원인
• 3-5. 광학적 특성
• 3-5-1. 막대입자의 산란강도 측정
• 3-5-2. 입자의 표면 플라즈몬 시뮬레이션
• 제4장 결론
• 제5장 참고문헌