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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 유성일
- 발행연도
- 2016
- 저작권
- 부경대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수3
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나노입자는 그 물질의 벌크 상태와는 전혀 다른 독특한 물리 화학적 특성을 나타내며 여러 응용 가능성을 가지고 있다.1,2,3
금속 나노입자중 금 나노 입자는 국소표면 플라즈몬 공명 (localized surface plasmon resonance, LSPR) 이라는 광학특성을 나타낸다.4,5 표면 플라즈몬에 의해 금속 나노입자는 입사광선과 강한 상호작용을 하여 주변의 전자기장을 입자 주위로 집중 시키며 국부적인 장 증폭 현상을 나타낸다.2,4 이때 금속 나노 입자간의 거리 및 형태에 따라서 광학적 특성이 달라진다. 특히 금 나노 입자의 경우 가시광선 영역에서 LSPR 특성을 나타내며 크기와 형태의 제어를 통해 LSPR 특성을 보이는 빛의 파장을 조절할 수 있다. 이러한 금 나노입자의 제어를 위해서 주로 블록 공중합체를 사용한다.
두 가지 이상의 화학적으로 구별되는 고분자들로 이루어진 블록 공중합체(block copolymers)는 작은 분자(small-molecule)의 집합체 또는 자기 조립(self-assembly) 과 같은 원리에 따라 벌크 혹은 용액 상에서 블록 공중합체의 자기 조립 이 이루어진다.
블록 공중합체를 한 블록에 대해서만 선택적인 용매에 용해시키면 용매에 용해되는 코로나(corona) 블록과 용해되지 않는 코어(core) 블록으로 상분리가 진행되며 고분자 마이셀을 형성한다.6,7,8,9 마이셀의 형태와 크기는 공중합체간의 부피분율(f), 분자량(N), 그리고 상호작용계수(Flory-Huggins interaction parameter) 등에 따라 결정되며, 20 ~ 200 nm 의 크기를 가지는 구(sphere), 실린더(cylinder), 소포(vesicles), 라멜라(lamellae) 등의 다양한 나노 구조체들을 형성한다.
또한 이러한 만들어진 마이셀 들은 다음의 중요한 요인들에 의해 그 형태가 변화될 수도 있다. 두 블록 사이의 계면 에너지 (엔탈피 조건) 와 체인 스트레칭(chain stretching) (엔트로피 조건) 에 의하여 구형과 실린더, 라멜라 로 그 형태를 바꿀 수 있다. 또한 염을 이용한 코로나 표면의 정전기적 반발력의 감소를 이용하여 응집수의 변화를 일으킬 수 있다.
이러한 코어 코로나 구조로 이루어진 마이셀 구조는 나노 입자를 안정화 시키거나 나노 입자를 합성하는데 있어 매우 유용하게 이용되고 있다.10
본 연구에서는 블록 공중합체를 이용하여 마이셀 코어에 금 나노 입자를 도입하고 이후 용액 상에서 염을 이용하여 코어에 금 나노 입자가 도입된 마이셀을 특정한 형태로 재배치를 시킨다. 이렇게 배치된 금 나노 입자는 마이셀의 크기, 용매의 조성비, 염에 따라서 선형 또는 구 형태로 배치가 된다. 이러한 금 나노입자의 정렬구조의 제어 및 구조에 따라 나타나는 플라즈몬 효과를 관찰하였다.
금속 나노입자중 금 나노 입자는 국소표면 플라즈몬 공명 (localized surface plasmon resonance, LSPR) 이라는 광학특성을 나타낸다.4,5 표면 플라즈몬에 의해 금속 나노입자는 입사광선과 강한 상호작용을 하여 주변의 전자기장을 입자 주위로 집중 시키며 국부적인 장 증폭 현상을 나타낸다.2,4 이때 금속 나노 입자간의 거리 및 형태에 따라서 광학적 특성이 달라진다. 특히 금 나노 입자의 경우 가시광선 영역에서 LSPR 특성을 나타내며 크기와 형태의 제어를 통해 LSPR 특성을 보이는 빛의 파장을 조절할 수 있다. 이러한 금 나노입자의 제어를 위해서 주로 블록 공중합체를 사용한다.
두 가지 이상의 화학적으로 구별되는 고분자들로 이루어진 블록 공중합체(block copolymers)는 작은 분자(small-molecule)의 집합체 또는 자기 조립(self-assembly) 과 같은 원리에 따라 벌크 혹은 용액 상에서 블록 공중합체의 자기 조립 이 이루어진다.
블록 공중합체를 한 블록에 대해서만 선택적인 용매에 용해시키면 용매에 용해되는 코로나(corona) 블록과 용해되지 않는 코어(core) 블록으로 상분리가 진행되며 고분자 마이셀을 형성한다.6,7,8,9 마이셀의 형태와 크기는 공중합체간의 부피분율(f), 분자량(N), 그리고 상호작용계수(Flory-Huggins interaction parameter) 등에 따라 결정되며, 20 ~ 200 nm 의 크기를 가지는 구(sphere), 실린더(cylinder), 소포(vesicles), 라멜라(lamellae) 등의 다양한 나노 구조체들을 형성한다.
또한 이러한 만들어진 마이셀 들은 다음의 중요한 요인들에 의해 그 형태가 변화될 수도 있다. 두 블록 사이의 계면 에너지 (엔탈피 조건) 와 체인 스트레칭(chain stretching) (엔트로피 조건) 에 의하여 구형과 실린더, 라멜라 로 그 형태를 바꿀 수 있다. 또한 염을 이용한 코로나 표면의 정전기적 반발력의 감소를 이용하여 응집수의 변화를 일으킬 수 있다.
이러한 코어 코로나 구조로 이루어진 마이셀 구조는 나노 입자를 안정화 시키거나 나노 입자를 합성하는데 있어 매우 유용하게 이용되고 있다.10
본 연구에서는 블록 공중합체를 이용하여 마이셀 코어에 금 나노 입자를 도입하고 이후 용액 상에서 염을 이용하여 코어에 금 나노 입자가 도입된 마이셀을 특정한 형태로 재배치를 시킨다. 이렇게 배치된 금 나노 입자는 마이셀의 크기, 용매의 조성비, 염에 따라서 선형 또는 구 형태로 배치가 된다. 이러한 금 나노입자의 정렬구조의 제어 및 구조에 따라 나타나는 플라즈몬 효과를 관찰하였다.
목차
ContentsContents..........................................................................................................................................ⅰList of Figures.............................................................................................................................ⅱAbstract..........................................................................................................................................ⅴ제 1 장 서론..................................................................................................................................1제 2 장 이론적 배경2-1. 금속 나노입자......................................................................................................................32-2. 표면 플라즈몬 효과............................................................................................................42-3. 나노입자 어셈블리..............................................................................................................62-4. 블록 공중합체......................................................................................................................82-5. 블록 공중합체 마이셀.....................................................................................................112-6. 블록 공중합체의 형태 전환 메커니즘.........................................................................13제 3 장 실험3-1. 재료......................................................................................................................................163-2. 금 나노입자의 합성.........................................................................................................173-3. 금 나노입자의 표면 개질...............................................................................................183-4. 블록공중합체 마이셀 코어에 금 나노입자의 도입..................................................193-5. Au@PS-PAA 의 재분산................................................................................................203-6. 금 나노입자의 정렬..........................................................................................................213-6-1. H2O 농도에 따른 변화..............................................................................................223-6-2. 분자량의 종류에 따른 변화.....................................................................................223-7. 측정......................................................................................................................................23제 4 장 결과 및 고찰4-1. 금 나노입자의 합성..........................................................................................................244-2. 블록공중합체 마이셀 코어에 금 나노입자의 도입..................................................264-3. Au@PS-PAA 의 재분산................................................................................................284-4. 금 나노입자의 정렬..........................................................................................................294-5. H2O 농도에 따른 변화....................................................................................................324-6. PS-PAA 분자량에 따른 변화.......................................................................................36제 5 장 결론................................................................................................................................40
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