귀금속 나노 입자
벌크와 분자 모두와 다른 성질을 보이는 귀금속 나노 입자
기존 재료에서는 볼 수 없는 신기능을 가진 귀금속 나노 입자를 설계 및 합성하여 사회 문제 해결에 기여할 수 있는 신규 재료를 개발하고 있습니다.
고분자 보호 나노 입자
일반적으로 크기가 1~100nm로 정의되는 나노 입자는 벌크 금속과 분자 모두와 다른 특이적인 성질을 가지고 있으며, 촉매를 비롯한 다양한 용도에 적용이 기대되는 재료입니다. 나노 입자 표면에 ‘보호제’라고 불리는 고분자를 수식함으로써, 용매에 안정적으로 분산시킬 수 있습니다.
■귀금속 나노 입자
당사에서 샘플로 제공하는 일반적인 나노 입자 용액
(wt.%) |
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Au PVP | Au | 5~10 | PVP※1 | 4 | 물 | |
Pt PVP | Pt | 2 | ||||
Pd PVP large | Pd | 5~20 | ||||
Pd PVP fine | 4 | |||||
Pt PAA | Pt | 2 | PAA※2 | 2 | ||
Pt PEI | Pt | 3~5 | PEI※3 | ~0.5 |
- ※1:PVP ;폴리비닐 피롤리돈
- ※2:PAA ;폴리아크릴 산
- ※3:PEI ;폴리 에틸렌이민
- 기타 상담에 따라 시작 샘플을 만듭니다.
- ※양산 스케일은 별도로 상담 부탁드립니다.
■TEM 사진
Pt PVP
Pd PVP
금 나노쉘 입자
두께 10nm의 금 나노쉘
실리카 나노 입자의 표면을 Au로 코팅한 입자(금 나노쉘 입자)입니다. 금 나노쉘 입자의 전체 크기는 80nm~250nm 범위로 제어할 수 있으며, 다양한 광학 특성을 부여할 수 있습니다.
■특징
- 10nm 미만의 매우 얇은 쉘 두께로 입사광의 에너지를 효율적으로 흡수할 수 있으며, 또한 입자 전체의 비중이 가벼워지므로 분산 안정성에 기여합니다.
- 물 및 유기용제 안에서 안정적으로 분산시킬 수 있습니다.
- 보호제로 보호된 입자는 Au 농도로 20wt% 정도까지 조제 가능합니다.
- 금 나노쉘 입자(220nm)의 STEM 사진
흰색 대비 부분이 금
- 금 나노쉘 입자 분산액
왼쪽: 100nm, 오른쪽: 220nm
이 기술은 콜로이드 결정, 표면 증강 라만 산란, 광열 변환 재료 등 가시광선에서 근적외선 영역의 빛에 반응하는 광학 재료로 활용될 수 있으며, 고화질을 요구하는 액정 디스플레이나 광 센싱, 플라즈모닉 나노 안테나, 암 검사 등에 사용되는 바이오센서 등 광학기기에 적용될 것으로 기대됩니다.
이방성 귀금속 나노 입자
한 변 약 50nm의 금 나노 입방체
정밀 제어 가능한 금 나노 입방체
입방체의 한 변의 크기는 20~100nm 정도까지 정밀하게 제어 가능합니다. 가장자리 형상도 날카로운 것부터 둥근 것까지 조정할 수 있습니다. 등방성 구와 달리, 입사하는 빛의 방향이나 각도에 따라 국소 표면 플라즈몬 공명에 의한 증강 전기장에도 이방성이 발생합니다.
금 나노 입방체의 전기장 증강 시뮬레이션 이미지

50nm 금 나노 입방체의 전기장 증강 시뮬레이션을 하면, x축 방향으로 편광된 빛을 입사시켰을 때 입사한 빛의 수백 배 강도를 가진 빛(전기장)이 가장자리 끝점에 집중되어 있음을 확인할 수 있습니다.
■특징
- 입방체를 비롯해 기타 로드나 프리즘 형상도 합성 가능합니다.
- 형상 및 크기 제어를 통해 국소 표면 플라즈몬 공명 피크 파장을 가시광선에서 적외선까지 제어 가능합니다.
- 이방성 입자를 핵으로 해서 기타 금속을 표면에 부착할 수 있습니다.
이 기술은 광전 변환, 광열 변환, 광촉매 등 가시광선에서 적외선 영역의 빛에 반응하는 광학 재료로 활용되거나 생체 분자와 결합한 바이오 이미징 등에 적용될 것으로 기대됩니다.
양자 도트
다양한 빛을 이용할 수 있는 양자 도트
양자 도트라고 불리는 반도체 나노 입자입니다. 여러 금속 종과 칼코겐을 적절히 혼합함으로써 입자 크기 분포가 균일한 다원계 반도체 나노 결정을 만들 수 있습니다.
■특징
- 코어의 조성과 입자 크기를 제어함으로써 밴드갭 폭(흡수 파장)을 조정할 수 있습니다.
- 가시광선~근적외선(Near-InfraRed, NIR)~단파장 적외선(Short Wavelength InfraRed, SWIR) 영역까지 넓은 파장의 빛을 이용할 수 있습니다.
- 입자의 코어-쉘 구조화나 특정 원소의 도핑을 통해 고성능 양자 도트를 얻을 수 있습니다.
- 납 등 환경 부하 물질을 함유하지 않습니다.
- 유기용제에 안정적으로 분산된 잉크를 제작할 수 있으므로 스핀 코팅과 같은 간편한 방법으로 제막이 가능합니다.
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양자 도트의 입자 크기 제어 예시
- 스핀 코팅으로 제막된 입자의 단면 이미지
이 기술은 빛을 사용하는 다양한 분야에 적용될 것으로 기대됩니다. 특히 태양 전지나 광 센서와 같은 광전 변환 재료, 레이저나 이미징 등 발광 재료로서의 용도가 기대됩니다.
금속 클러스터
Ag12 클러스터 분자 모델
링커 분자로 연결된 귀금속 클러스터
수 개에서 수십 개의 금속 원자가 결합한 금속 클러스터는 입자 크기 4nm 이하의 미세 입자로 기능성 나노 재료의 구성 단위로 주목받고 있습니다. 일반적으로 입자 크기가 작아질수록 불안정해지기 때문에, 당사에서는 링커라고 불리는 유기 분자로 연결된 재료를 개발하고 있습니다.
■특징
- 링커 분자에 의한 집적화로 높은 구조적 안정성을 실현했습니다.
- 클러스터 간의 거리를 일정하게 유지함으로써 균일한 물성 발현이 기대됩니다.
- 클러스터가 2차원 배열된 특이한 시트 구조를 형성하여 높은 결정성을 나타냅니다.
Ag12 클러스터 집적체의 SEM 이미지 및 분자 모델
관련 문헌:
DAS, Saikat, et al. Silver cluster-assembled materials for label-free DNA detection.
Chemical Communications, 2023, 59.27: 4000-4003.
이 기술은 화학 센서나 촉매, 전자 디바이스 재료 등에 적용될 것으로 기대됩니다.