일반기술

광분해 반응에 의해 크기와 모양이 조절된 금속 나노구조체 상온 합성방법

본 기술은 나노입자 합성을 위해 사용되는 캡핑제를 광분해 촉진제로 활용함으로써 상온에서 자외선 조사에 의한 나노입자를 합성하는 것을 특징으로 한다. 또한, 캡핑된 금속 나노입자 촉매를 사용하여 자외선 조사에 의한 금속 나노로드 및 나노와이어 합성방법을 제공한다. 즉, 금속 전구체, 용매 및 캡핑제를 자외선 조사하면, 광민감성이 뛰어난 캡핑제가 광분해 되면서 자유전자 및 자유 라디칼이 발생되어 이온화된 금속 이온을 환원시킴으로써, 금속 나노입자가 형성되게 된다. 또한, 금속 나노로드 및 나노와이어 합성의 경우, 캡핑된 금속 나노입자 촉매와 금속 전구체, 용매 및 나노구조체의 1차원 성장을 도와주는 폴리비닐피롤리돈 (PVP: poly vinyl pyrrolidone)을 자외선 조사하면, 금속 나노입자 촉매를 둘러싸고 있는 캡핑제가 광분해 반응이 일어나 자유전자가 발생되고, 그 자유전자는 금속 나노입자 촉매로 전하이동 되어 금속 나노입자는 음전하를 띄게 된다. 음전하의 금속 나노입자는 이온화된 금속 이온을 환원시킴으로써 금속 나노구조체가 형성되며, 이때 선형적인 구조를 갖는 폴리비닐피롤리돈의 사용으로 인해 금속 나노로드 및 나노와이어로 성장하게 된다. 이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명하고자 한다. 도면 1은 자외선 조사를 이용한 은 나노입자의 형성 메커니즘 (mechanism)을 설명하는 것이다. 질산 은 (AgNO3)과 트리소듐사이트레이트 (trisodium citrate)를 물에 용해시키고 자외선을 조사하면 리간드와 금속의 전하이동 (ligand to metal charge transfer)이 발생되어 광분해 반응이 일어난다. 광분해 시 발생된 전자는 이온화된 은을 환원시켜서 금속 은 원자가 되며, 이런 과정이 연속적으로 발생되어 은 나노입자가 합성된다. 도면 2는 자외선 조사를 이용한 은 나노로드 및 나노와이어의 형성 메커니즘을 설명하는 것이다.