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KR101087501B1 - 고집적 나노패턴 형태의 금속 나노구조체의 제조방법 및 이에 의해 제조된 금속 나노구조체 - Google Patents

고집적 나노패턴 형태의 금속 나노구조체의 제조방법 및 이에 의해 제조된 금속 나노구조체 Download PDF

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KR101087501B1
KR101087501B1 KR1020100016636A KR20100016636A KR101087501B1 KR 101087501 B1 KR101087501 B1 KR 101087501B1 KR 1020100016636 A KR1020100016636 A KR 1020100016636A KR 20100016636 A KR20100016636 A KR 20100016636A KR 101087501 B1 KR101087501 B1 KR 101087501B1
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nanostructure
metal nanostructure
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김동하
이지용
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이화여자대학교 산학협력단
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Publication date
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Abstract

본 발명은 고집적 나노패턴 형태의 금속 나노구조체의 제조방법 및 이에 의해 제조된 금속 나노구조체에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 용매의 존재 하에 친수성 블록과 소수성 블록을 포함하는 블록 공중합체과 제1금속 전구체의 혼합물을 기판 상에 도포하여 코팅층을 형성하는 단계; 상기 단계에서 형성된 코팅층에 자외선을 조사하여 블록 공중합체를 제거하고 제1금속 전구체를 환원시켜 제1금속 나노구조체를 제조하는 단계; 및 상기 단계에서 제조된 제1금속 나노구조체를 상기 제1금속보다 높은 표준환원전위를 가지는 제2금속 전구체 용액과 반응시켜 제2금속 나노구조체를 제조하는 단계를 포함하는 고집적 나노패턴 형태의 금 나노구조체의 제조방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명에 따른 금속 나노구조체의 제조방법은 제1금속 나노구조체를 가지고 있는 템플레이트에 부분적으로 제2금속 나노구조체를 제조하여 제1금속과 제2금속이 결합하여 형성되는 하이브리드 금속 나노구조체도 제조 가능하다.

Description

고집적 나노패턴 형태의 금속 나노구조체의 제조방법 및 이에 의해 제조된 금속 나노구조체{Method for manufacturing of high-density nano-pattern metal nanostructure and metal nanostructure thereby}
본 발명은 고집적 나노패턴 형태의 금속 나노구조체의 제조방법 및 이에 의해 제조된 금속 나노구조체에 관한 것이다.
자기 조립 기술은 최근 의료용, 전자/정보, 광학, 센서 등 나노크기의 디바이스 제작을 위한 도구로서 각광을 받고 있다. 예를 들어, 단분산 나노입자의 2 차원 또는 3 차원적 조립체는 기능성 코팅제, 무 염료 도료 등에 활용되며, 배열된 마이크로 또는 나노 기공성 물질들의 성장을 위한 템플레이트, 광 분할, 광학 필터, 광 결정 등의 광학 소재 및 소자 응용에 활용되어 왔다.
블록 공중합체는 두 개 또는 그 이상의 고분자 사슬이 한쪽 끝을 매개로 공유결합으로 연결된 고분자로서, 두 블록 간의 공유결합 연결점의 제약으로 인해 각 블록을 각각의 도메인으로 상 분리시키는 경향을 띠게 된다. 이러한 블록 공중합체는 자발적인 상 분리에 의하여 10 nm에서 100 nm 정도의 크기를 갖는 주기적인 나노 구조를 형성할 수 있고, 이러한 나노 구조의 형태와 크기는 블록 공중합체의 분자량, 각 블록의 부피비, 각 블록 간의 플로리-허긴스(Flory-Huggins) 상호작용계수 등에 의하여 결정되며, 나아가 한 블록에만 선택적인 용매에 용해시키면 자발적으로 나노미터의 크기를 갖는 구형, 원통형 등의 마이셀을 형성할 수 있다.
또한, 블록 공중합체의 자기 조립 특성을 이용하면 블록 공중합체의 나노 구조 내에서 입자의 크기는 별도의 처리가 없어도 나노미터 크기로 제한될 수 있으며, 그 입자의 배열 또한 나노 구조에 크기와 간격에 의하여 제한되어 입자의 크기와 배열 조절이 가능하다.
표면 플라즈몬 공명(surface plasmon resonance, 이하 SPR)은 나노 크기 수준의 귀금속 표면 전자의 집단적인 진동 운동이 갖는 고유의 벡터와 외부에서 입사하는 빛의 벡터가 일치하는 조건에서 공명이 일어남으로써 증폭된 장(field)이 유도되는 현상으로, 광학적 바이오센싱(optical biosensing) 분야에서 가장 널리 응용되고 있다. 특히, 10 nm에서 200 nm의 나노 크기를 가지는 입자(또는 소재) 형태의 귀금속에서 관찰되는 SPR을 국소 표면 플라즈몬 공명(localized surface plasmon resonance, 이하 LSPR)이라 한다. LSPR은 기존의 벌크 SPR 칩과는 다르게 프리즘 결합(prism coupling) 형태가 필요하지 않고 전형적인 비표지(label-free) 방식에 의하여 검지가 이루어져 많은 장점을 보유하고 있다. 또한, LSPR은 나노 입자(또는 나노 소재)의 크기와 형태, 주변 환경(dielectric environment) 등의 요소에 강하게 영향을 받아 광범위하게 응용될 수 있다. 최근 LSPR을 이용하여 극미량 생체물질의 선택적 초고감도 센싱, 질병 진단, 생체 분자간 상호작용을 이용한 신약 개발, 군사적 목적으로서의 바이오테러 방지, 농수산물의 잔류 농약 검출을 통한 식품안정성 평가, 수질 오염 평가 등을 포함한 분야에 폭넓게 응용되고 있다.
한편, 은 나노구조체에서 금 나노구조체로의 치환에는 갈바니 치환 반응(galvanic displacement reaction)이 이용된다. 갈바니 치환 반응은 표면에 있는 물질이 용액 상의 금속 이온에 의해 치환되는 반응이다. 이때, 용액 상의 금속 이온은 표면에 있는 물질 보다 환원전위가 높아 환원되기 쉬운 물질을 사용한다. 표면에 있는 물질은 용액 상에 녹고, 용액 상의 금속 이온은 환원되어 기판 표면에 증착된다.
특히, 귀금속 중에서 은은 표준 환원전위 에너지가 0.779 E 0, 금은 표준 환원전위 에너지가 0.93 E 0로 금이 더 환원전위가 높아 은 보다 환원되기 쉽다. 즉, 은 나노구조체를 금 이온 용액에 노출시키면 기판의 은은 이온으로 용액 상에 녹고, 용액의 금 이온은 환원되어 기판 표면에 증착되어 금 나노구조체를 제작할 수 있게 된다.
이에, 본 발명자들은 블록 공중합체의 자기 조립 기술을 이용하여 고집적 나노패턴 형태의 제1금속 나노구조체를 제작하고, 갈바니 치환 반응을 이용하여 제1금속 나노구조체의 배열을 유지한 제2금속 나노구조체를 제조하는 새로운 금속 나노구조체의 제조방법을 개발함으로써 본 발명을 완성하게 되었다.
따라서, 본 발명의 목적은 갈바니 치환반응을 이용하여 제1금속 나노구조체를 상기 제1금속보다 높은 표준환원전위를 가지는 제2금속 나노구조제로 치환시킨 고집적 나노패턴 형태의 금속 나노구조체의 제조방법을 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명은 또 다른 목적은 상기 방법에 의해 제조된 고집적 나노패턴 형태의 금속 나노구조체 및 이의 용도를 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 용매의 존재 하에 친수성 블록과 소수성 블록을 포함하는 블록 공중합체과 제1금속 전구체의 혼합물을 기판 상에 도포하여 코팅층을 형성하는 단계; 상기 단계에서 형성된 코팅층에 자외선을 조사하여 블록 공중합체를 제거하고 제1금속 전구체를 환원시켜 제1금속 나노구조체를 제조하는 단계; 및 상기 단계에서 제조된 제1금속 나노구조체를 상기 제1금속보다 높은 표준환원전위를 가지는 제2금속 전구체 용액과 반응시켜 제2금속 나노구조체를 제조하는 단계를 포함하는 금속 나노구조체의 제조방법을 그 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 방법으로 제조되며, 고집적 나노패턴 형태의 금속 나노구조체 및 이의 용도를 또 다른 특징으로 한다.
본 발명에 따른 금속 나노구조체의 제조방법은 단순한 공정으로 고집적 나노패턴 형태의 금속 나노구조체를 제조할 수 있다. 또한, 제1금속 나노구조체를 가지고 있는 템플레이트에 부분적으로 제2금속 나노구조체를 도입하여 제1금속과 제2금속이 결합하여 형성되는 하이브리드 금속 나노구조체도 제조 가능하다. 이러한 하이브리드 금속 나노구조체는 화학물질, 바이오 물질 및 질병 진단용 센서 등에 유용하게 사용할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 금 나노구조체의 제조방법을 나타내는 공정 흐름도이며;
도 2는 실시예 1에서 제조된 은 이온을 포함하는 블록 공중합체 템플레이트(a)와, 자외선 조사로 블록 공중합체 제거 및 은 이온 환원시킨 은 나노구조체(b), 갈바니 치환 반응으로 치환된 금 나노구조체(c)의 원자힘 현미경 사진이며;
도 3은 실시예 1 ~ 4에서 제조된 금 나노구조체의 국소 표면 플라즈몬 공명(LSPR) 성질을 측정한 자외가시 분광광도계 그래프이며;
도 4는 실시예 1 및 실시예 5 ~ 7에서 제조된 금 나노구조체의 국소 표면 플라즈몬 공명(LSPR) 성질을 측정한 자외가시 분광광도계 그래프이다.
도 5는 실시예 1 ~ 7에서 제조된 금 나노구조체의 기판 색상 변화를 관찰한 사진이다.
이와 같은 본 발명을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 용매의 존재 하에 친수성 블록과 소수성 블록을 포함하는 블록 공중합체과 제1금속 전구체의 혼합물을 기판 상에 도포하여 코팅층을 형성하는 단계; 상기 단계에서 형성된 코팅층에 자외선을 조사하여 블록 공중합체를 제거하고 제1금속 전구체를 환원시켜 제1금속 나노구조체를 제조하는 단계; 및 상기 단계에서 제조된 제1금속 나노구조체를 상기 제1금속보다 높은 표준환원전위를 가지는 제2금속 전구체 용액과 반응시켜 제2금속 나노구조체를 제조하는 단계를 포함하는 금속 나노구조체의 제조방법에 관한 것이다.
이하, 본 발명을 도 1의 공정 흐름도를 참조하여 단계별로 상세히 설명한다.
먼저, 용매의 존재 하에 친수성 블록과 소수성 블록을 포함하는 블록 공중합체과 제1금속 전구체의 혼합물을 기판 상에 도포하여 코팅층을 형성한다.
상기 친수성 블록은, 폴리비닐피리딘, 폴리에틸렌옥시드, 폴리아크릴산, 폴리메타크릴산, 폴리비닐알콜, ~폴리아크릴아미드 및 폴리스티렌설폰산으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 중합체가 바람직하며, 상기 소수성 블록은, 폴리스티렌, 폴리올레핀, 폴리알킬아크릴레이트, 폴리이소프렌, 폴리부타디엔, 폴리실록산, 폴리이미다졸, 폴리락티드 및 폴리락톤으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 중합체가 바람직하다.
또한, 상기 기판으로는 당 분야에서 사용되는 것이라면 모두 가능하나 바람직하기로는 실리콘 웨이퍼, 유리, 쿼츠, 인듐틴옥시드 등의 고체 소재가 적합하다.
상기 블록 공중합체는 톨루엔과 테트라하이드로퓨란을 1.5 ~ 5 : 1의 중량비로 혼합한 용매에 0.1 ~ 1.0 중량%의 함량으로 사용되는 것이 바람직하다. 만약, 상기 함량이 0.1 중량% 미만인 경우에는 균일한 조밀도의 역마이셀 단분자막이 생성되지 않을 수 있고, 1.0 중량%를 초과하는 경우에는 역마이셀 다층막이 생성될 수 있다.
상기 제1금속은 제 2금속보다 낮은 표준환원전위를 갖는 금속으로상기 금속 전구체는 금속의 질산염, 황산염, 탄산염, 초산염, 브롬화물, 염화물, 불화물, 수산화물 및 수화물로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상이 바람직하다. 특히, 본 발명의 일 예로서, 은의 전구체로는 과산화은(Ag2O), 황화은(Ag2S), 질산은(AgNO3), 황산은(Ag2SO4) 및 아세트산은(Ag(CH3COO)) 등을 들 수 있다.
또한, 상기 제1금속 전구체는 친수성 블록의 단량체에 대하여 0.1 ~ 1.0의 몰 비, 바람직하게는 0.4 ~ 0.6의 몰 비로 혼합한다. 이때, 상기 혼합 범위를 벗어나면 금속 나노입자가 규칙적인 2차원 배열 형태로 얻어지지 않거나, 금속 전구체가 자기 조립 공중합체 템플레이트를 벗어나 스스로 집합하여 덩어리를 형성하는 문제가 있다. 상기 전구체는 소수성 블록인 폴리스티렌 보다 친수성 블록인 비닐피리딘과 결합하려는 성질이 있어 역마이셀에서 내부(core)에 위치하는 소수성 블록인 비닐피리딘과 결합한다.
또한, 상기 코팅층은 당분야에서 사용되는 코팅법으로 제조되는 것으로, 바람직하기로는 스핀 코팅법으로 제조된 것이 적합하며, 본 발명에서는 블록 공중합체 역마이셀을 1900 ~ 2100 rpm으로 스핀 코팅하여 코팅층을 제조하였다. 만약, 상기 스핀 코팅이 1900 rpm 미만인 경우에는 역마이셀 다층막이 생성될 수 있고, 2100 rpm을 초과하는 경우에는 균일한 조밀도와 두께의 역마이셀 단분자막이 유도되지 않을 수도 있다.
다음으로, 상기 형성된 코팅층에 자외선을 조사하여 블록 공중합체를 제거함과 동시에 제1금속 전구체를 환원시켜 제1금속 나노구조체를 제조한다.
상기 형성된 코팅층의 블록 공중합체는 자외선 조사로 제거할 수 있다. 또한, 자외선 조사로 제1금속 이온이 환원되어 기재 상에 제1금속 나노점 배열을 형성한다.
이때, 자외선은 파장 250 ~ 260 nm와 20 ~ 30 W/cm2의 세기로 1 내지 6 시간 동안 조사하는 것이 바람직하다. 너무 강한 세기로 또는 오랫동안 조사하는 경우에는 최적의 표면 플라즈몬 성질을 발휘하는 금속 은 상태를 유도하지 못하는 문제가 있고, 너무 약한 세기로 또는 짧게 조사하는 경우에는 금속 전구체가 완전히 환원되지 못하는 문제가 있다.
마지막으로, 상기에서 제조된 제1금속 나노구조체를 제1금속보다 높은 표준환원전위를 가지는 제2금속 전구체 용액에 반응시켜 제2금속 나노구조체를 제조한다.
제1금속 나노구조체를 제2금속 전구체 용액에 노출시키면, 갈바니 치환반응에 의해 기재 표면에서는 제2금속 이온이 제1금속에게 전자를 받아 자발적으로 환원되어 제2금속이 기재 표면 위에 증착된다. 상기 제2금속으로는 제 1금속보다 높은 환원전위를 갖는 금속으로 상기 금속 전구체는 금속의 질산염, 황산염, 탄산염, 초산염, 브롬화물, 염화물, 불화물, 수산화물 및 수화물로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상이 바람직하다. 특히, 본 발명의 일 예로서, 금 전구체로는 HAuCl4, KAuCl4, NaAuCl4, NH4AuCl4, LiAuCl4, KAuBr4, NaAuBr4 및 HAuBr4 으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상이 바람직하다.
이때, 증착된 제2금속 나노 구조는 원래의 제1금속 나노구조체의 배열을 유지하며 형성된다.
상기 제2금속 전구체 용액은 제2금속 전구체가 수용액 상에 충분히 분산된 후 사용하는 것이 바람직하다. 제2금속 전구체 용액의 농도는 5×10-5 M 이상인 것이 바람직하며, 5×10-3 M 이하인 것이 보다 바람직하다. 만일 용액의 농도가 5×10-5 M 미만인 경우에는 충분한 량의 제2금속 이온이 존재하지 않아 치환되는 제2금속의 양이 거의 없어 제2금속의 국소 표면 플라즈몬 공명이 관찰되지 않을 수 있고, 5×10-3 M 보다 큰 경우에는 제2금속 이온 양이 많아 치환되는 정도가 더 많아질 수 있다.
또한, 상기 반응은 제2금속 전구체 용액에 제1금속 나노구조체를 25 ~ 35 분 동안(더욱 바람직하기로는 28 ~ 32 분 동안) 노출시켜 갈바니 치환 반응을 수행하는 것이 바람직하다. 만일 상기 노출 시간이 25분 미만인 경우에는 충분한 량의 제2금속이 치환되지 않아 제2금속의 국소 표면 플라즈몬 공명이 적게 관찰되고, 35분를 초과하는 경우에도 제2금속의 국소 표면 플라즈몬 공명이 적게 관찰된다는 문제가 있다.
본 발명에 따른 제조방법에 의해 제조되는 금속 나노구조체는 제1금속 나노구조체를 통해 배열이 유지된 고집적 나노패턴 형태의 제2금속 나노구조체이다.
또한, 본 발명은 상기 금속 나노구조체를 포함하는 질병 진단용 센서도 포함될 수 있다.
이하, 본 발명을 실시예에 의해 더욱 상세히 설명한다. 단, 하기의 실시예는 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다.
실시예 1 : 금 나노구조체의 제조
톨루엔과 테트라하이드로퓨란을 3 : 1의 중량비로 혼합된 용매에 비대칭 폴리스티렌-블록-폴리(2-비닐피리딘)(PS-b-P2VP; Mn(PS) = 172,000 g/㏖, Mw/Mn= 1.08, Polymer Source Inc.에서 구입) 0.5 중량%를 가지는 블록 공중합체 용액을 제조하였다. 상기 방법으로 제조된 블록 공중합체 용액에 은 전구체인 AgNO3를 비닐피리딘에 대한 AgNO3의 몰 비율이 0.5가 되는 양으로 첨가하여 혼합한 후, n-type(100) 실리콘 웨이퍼에 2000 rpm으로 스핀 코팅하여 은 전구체를 포함하는 PS-b-P2VP 역마이셀 육방정계 단분자막(코팅층)을 제조하였다.
상기 방법으로 제조된 단분자막을 자외선을 파장 254 nm와 25 W/cm2의 세기로 3시간 이상 조사하여 블록 공중합체를 제거하고 은 이온을 환원시켜 은 금속으로 구성된 나노구조체를 제조하였다.
상기 방법으로 제조된 은 나노구조체를 금 전구체인 10-4 M의 HAuCl4 수용액에 30분 동안 침지시켜 갈바니 치환 반응을 유도함으로써 금 나노구조체를 제조하였다[도 2].
실시예 2
갈바니 치환 반응시간이 10분인 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 금 나노구조체를 제조하였다.
실시예 3
갈바니 치환 반응시간이 20분인 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 금 나노구조체를 제조하였다.
실시예 4
갈바니 치환 반응시간이 40분인 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 금 나노구조체를 제조하였다.
실시예 5
HAuCl4 수용액의 농도가 10-6 M인 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 금 나노구조체를 제조하였다.
실시예 6
HAuCl4 수용액의 농도가 10-5 M인 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 금 나노구조체를 제조하였다.
실시예 7
HAuCl4 수용액의 농도가 10-3 M인 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 금 나노구조체를 제조하였다.
실험예 1: 금 나노구조체의 표면 분석
본 발명에 따른 실시예 1 에서 제조된 금 나노구조체의 표면을 분석하기 위해 원자힘 현미경(Atomic Force Microscopy, AFM)과 자외가시 분광광도계(Ultraviolet-visible spectroscopy)로 관찰하고, 그 결과를 도 2에 나타내었다.
실시예 1에서 제조된 은 이온을 포함하는 블록 공중합체 템플레이트, 자외선 조사로 고분자 제거 및 은 이온 환원시킨 은 나노구조체와, 갈바니 치환반응을 이용하여 치환된 금 나노구조체의 원자힘 현미경 사진에 대한 설명이다.
도 2의 (a)는 실시예 1에서 제조된 은 이온을 포함하는 블록 공중합체 템플레이트의 원자힘 현미경 사진으로, 약 50 ㎚의 직경과 약 50 ㎚의 간격으로 배열되어 있는 은 이온 나노점 구조체를 나타낸다. 은 나노점의 배열은 블록 공중합체 마이셀 배열과 유사한 모양을 가진다.
도 2의 (b)는 실시예 1에서 제조된 자외선 조사로 고분자가 제거되고 은 이온이 금속으로 환원된 은 금속 나노점 구조체의 원자힘 현미경 사진으로, 약 30 ㎚의 직경과 약 45 ㎚의 간격으로 배열되어 있는 은 나노구조체를 나타낸다.
도 2의 (c)는 실시예 1에서 제조된 은 나노구조체가 10-4 M의 금 전구체 용액에 30분 동안 노출시켜 갈바니 치환 반응으로 치환된 금 나노구조체의 원자힘 현미경 사진으로, 은 나노구조체의 배열을 유지한 채 유사한 직경과 간격으로 금 나노구조체의 배열을 형성한다.
실험예 2: 금 전구체 용액에 노출시키는 시간을 달리하여 제조된 금 나노구조체의 국소 표면 플라즈몬 공명( LSPR ) 성질 측정
금 전구체 용액에 노출시키는 시간을 달리하여 제조된 금 나노구조체의 국소 표면 플라즈몬 공명(LSPR) 성질을 자외가시 분광광도계를 이용하여 측정하였다.
실시예 1 ~ 4의 금 나노구조체를 초순수물(deionized water)로 세척하고, 자외가시 분광광도계로 국소 표면 플라즈몬 공명(LSPR) 성질을 측정하였고, 그 결과를 도 3에 나타내었다.
10-4 M의 금 전구체 용액에 노출시키는 시간이 25분 보다 짧을 경우 국소 표면 플라즈몬 공명(LSPR) 특성 피크가 30분일 때 보다 적게 관찰되는 것을 확인할 수 있다. 또한, 반응 시간이 35분 보다 긴 경우에도 30분일 때 보다 피크 강도가 적게 관찰되는 것을 확인하였다.
실험예 3: 금 전구체 용액의 농도를 달리하여 제조된 금 나노구조체의 국소 표면 플라즈몬 공명( LSPR ) 성질 측정
금 전구체 용액의 농도를 달리하여 제조된 금 나노구조체에서 발생하는 국소 표면 플라즈몬 공명(LSPR) 성질을 측정하였다.
실시예 1 및 실시예 5 ~ 7의 금 나노구조체를 초순수물(deionized water)로 세척하고, 자외가시 분광광도계로 국소 표면 플라즈몬 공명(LSPR) 성질을 측정하였고, 그 결과를 도 4에 나타내었다.
금 전구체 용액에 노출시키는 시간이 30 분일 때 금 전구체 용액의 농도를 10-4 M 보다 묽게 한 경우, 용액에 존재하는 금 이온의 양이 매우 적어 치환되는 정도가 적어 국소 표면 플라즈몬 공명(LSPR) 특성 피크가 뚜렷하게 관찰되지 않았다. 또한, 금 전구체 용액의 농도를 10-3 M 보다 진하게 한 경우, 용액에 존재하는 금 이온의 양이 많아 치환되는 정도가 더 많아 국소 표면 플라즈몬 공명(LSPR) 특성 피크의 강도가 실시예 1 보다 더 크게 관찰되었다.
실험예 4: 금 나노구조체의 기판 색 변화
실시예 1 ~ 7의 금 나노구조체의 기판 색 변화를 도 5에 나타내었다.
은 금속이 금 금속으로 치환됨에 따라 색상이 노란색에서 엷은 붉은색으로 변화하는 것을 뚜렷이 관찰할 수 있었다.

Claims (11)

  1. 용매의 존재 하에 친수성 블록과 소수성 블록을 포함하는 블록 공중합체과 제1금속 전구체의 혼합물을 기판 상에 도포하여 코팅층을 형성하는 단계;
    상기 단계에서 형성된 코팅층에 자외선을 조사하여 블록 공중합체를 제거하고 제1금속 전구체를 환원시켜 제1금속 나노구조체를 제조하는 단계; 및
    상기 단계에서 제조된 제1금속 나노구조체를 상기 제1금속보다 높은 표준환원전위를 가지는 제2금속 전구체 용액과 반응시켜 제2금속 나노구조체를 제조하는 단계
    를 포함하는 금속 나노구조체의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 친수성 블록은, 폴리비닐피리딘, 폴리에틸렌옥시드, 폴리아크릴산, 폴리메타크릴산, 폴리비닐알콜, 폴리아크릴아미드 및 폴리스티렌설폰산으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 중합체인 금속 나노구조체의 제조방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 소수성 블록은, 폴리스티렌, 폴리올레핀, 폴리알킬아크릴레이트, 폴리이소프렌, 폴리부타디엔, 폴리실록산, 폴리이미다졸, 폴리락티드 및 폴리락톤으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 중합체인 금속 나노구조체의 제조방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 금속 전구체는, 금속의 질산염, 황산염, 탄산염, 초산염, 브롬화물, 염화물, 불화물, 수산화물 및 수화물로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 화합물인 금속 나노구조체의 제조방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제1금속 전구체는, 친수성 블록의 단량체에 대하여 0.1 ~ 1.0의 몰 비로 혼합되는 금속 나노구조체의 제조방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 코팅층은, 블록 공중합체 역마이셀을1900 ~ 2100 rpm의 스핀 코팅으로 형성된 단분자막인 금속 나노구조체의 제조방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 자외선을, 파장 250 ~ 260 nm와 20 ~ 30 W/cm2의 세기로 1 ~ 6 시간 동안 조사하는 금속 나노구조체의 제조방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 반응은, 제1금속 나노구조체를 제2금속 전구체 용액에 25 내지 35분 동안 노출시켜 제1금속에서 제2금속으로 치환하는 금속 나노구조체의 제조방법.
  9. 제1항에 있어서, 상기 제2금속 전구체 용액의 농도는, 5×10-5 M 이상인 금속 나노구조체의 제조방법.
  10. 제1항 내지 제9항 중에서 선택된 어느 한 항의 방법에 따라 제조되며, 제1금속 나노구조체의 배열을 유지하는 것을 특징으로 하는 고집적 나노패턴 형태의 금속 나노구조체.
  11. 청구항 10의 금속 나노구조체를 포함하는 진단용 센서.
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