귀금속 나노입자
"귀금속 나노입자 "란
금이나 백금등의 귀금속을 나노 사이즈로 정밀하게 제어한 고기능 재료로, 입자 구조나 표면 성질에 따라 다양한 특성을 발휘합니다. 금 나노쉘 입자, 금속 클러스터 등의 바리에이션을 전개해, 촉매 ·분석·바이오 분야에서의 다양한 응용이 기대되고 있습니다.
벌크와 분자 모두 다른 특성을 나타내는 귀금속 나노입자
기존의 재료에는 볼 수 없는 신기능을 가지는 귀금속 나노입자를 설계·합성해, 사회과제의 해결에 공헌할 수 있는 신규 재료 개발을 실시하고 있습니다.
고분자 보호 나노 입자
일반적으로 크기가 1~100nm로 정의되는 나노입자는 벌크 금속과 분자와도 다른 특이적인 성질을 가지고 있으며, 촉매를 비롯한 다양한 용도에 응용이 기대되는 재료입니다. 나노입자 표면에 보호제라고 불리는 고분자를 수식함으로써 용매에 안정하게 분산시킬 수 있습니다.
귀금속 나노입자
| 품명 | 귀금속 | 입자 크기 (nm) | 보호제 | 분산형 | ||
|---|---|---|---|---|---|---|
| 귀금속 농도 (wt.%) |
솔벤트 | |||||
| Au PVP | Au | 5～10 | PVP※1 | 4 | 물 | |
| Pt PVP | Pt | 2 | ||||
| Pd PVP 대형 | 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；폴리비닐피롤리돈
- ※2：PAA；폴리아크릴산
- ※3：PEI；폴리에틸렌이민
- 기타 상담에 따라 시작합니다.
- ※양산 스케일은 별도, 상담 바랍니다.
TEM 사진
금 나노쉘 입자
10nm 두께의 금 나노쉘
실리카 나노입자의 표면을 Au로 코팅한 입자(금 나노쉘 입자)입니다. 금 나노쉘 입자 전체의 크기는 80nm~250nm의 범위에서 제어할 수 있어 폭넓은 광학 특성을 가질 수 있습니다.
특징
- 10nm 미만의 매우 얇은 쉘 두께이기 때문에 입사광의 에너지를 효율적으로 흡수할 수 있고, 또한 입자 전체의 비중이 가벼워지기 때문에 분산 안정성에도 기여합니다.
- 물과 유기 용제에 안정적으로 분산 가능합니다.
- 보호제로 보호된 입자는 Au 농도로서 20wt% 정도까지 조제 가능합니다.
흰색 대비가 금
왼쪽: 100nm, 오른쪽: 220nm
본 기술은 콜로이드 결정, 표면 증강 라만 산란, 광열 변환 재료 등 가시광으로부터 근적외광 영역의 빛에 응답하는 광학 재료로서의 이용과, 고화질을 요구하는 액정에 채용되는 광학 디스플레이나 광 센싱, 플라즈모닉 나노 안테나, 암 검사 등에 이용되는 바이오 센서 등의 광학 기기에의 응용을 기대할 수 있습니다.
이방성 귀금속 나노입자
정밀 제어가 가능한 금 나노 입방체
입방체 한 변의 크기는 20-100nm 정도까지 정밀하게 제어가 가능합니다. 모서리 모양도 선명한 것에서 둥근 모양까지 조정할 수 있습니다. 등방 구와 달리 입사하는 빛의 방향과 각도에 따라 국소 표면 플라즈몬 공명에 의한 증강 전계에도 이방성이 생깁니다.
금 나노 입방체의 전기장 강화의 시뮬레이션 다이어그램
50nm 금 나노입방체의 전장 증강의 시뮬레이션을 실시하면, x축 방향으로 편광한 빛을 입사했을 때 입사한 빛의 수백배의 강도를 가지는 빛(전장)이 엣지 단점에 집중하고 있는 것을 알 수 있습니다.
특징
- 입방체를 비롯해, 그 외 로드나 프리즘 형상에 대해서도 합성 가능합니다.
- 형상, 크기의 제어에 의해 국재 표면 플라즈몬 공명의 피크 파장을 가시에서 적외까지 제어할 수 있습니다.
- 이방성 입자를 핵으로 하여 다른 금속을 표면에 부여하는 것이 가능합니다.
본 기술은, 광전 변환, 광열 변환, 촉매 등 가시광으로부터 적외광 영역의 빛에 응답하는 광학 재료로서의 이용이나, 생체 분자와 조합한 바이오 이미징 등에의 응용을 기대할 수 있습니다.
양자 도트
다양한 빛을 사용할 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 조성, 입경을 제어함으로써 밴드 갭 폭(흡수 파장)을 조정할 수 있습니다.
- 가시~근적외(Near-InfraRed, NIR)~단파 적외(Short Wavelength InfraRed, SWIR) 영역까지 폭넓은 파장의 빛을 이용할 수 있습니다.
- 입자의 코어-쉘 구조화나 특정 원소의 도핑을 통해 고성능 양자 도트를 얻을 수 있습니다.
- 납 등의 환경 부하 물질을 포함하지 않습니다.
- 유기 용제에 안정 분산된 잉크를 작성 가능하므로 스핀 코트와 같은 간편한 방법으로 제막이 가능합니다.
본 기술은 빛을 사용하는 다양한 분야에의 응용이 기대되고 있습니다. 특히 태양전지나 광센서와 같은 광전 변환 재료, 레이저나 이미징 등의 발광 재료로서의 용도가 기대되고 있다.
금속 클러스터
링커 분자로 연결된 귀금속 클러스터
몇 개에서 수십 개의 금속 원자가 결합한 금속 클러스터는 입경 4nm 이하의 미세 입자이며 기능성 나노 재료의 구성 단위로 주목받고 있습니다. 일반적으로 입경이 작아질수록 불안정화하기 때문에, 당사에서는 링커라고 불리는 유기 분자에 의해 연결된 재료를 개발하고 있습니다.
특징
- 링커 분자에 의한 집적화에 의해 높은 구조 안정성을 실현했습니다.
- 클러스터끼리의 거리를 일정하게 유지함으로써 균질한 물성 발현을 기대할 수 있습니다.
- 클러스터가 2차원 배열한 특이적인 시트 구조가 되어 높은 결정성을 나타냅니다.
Ag12클러스터 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.
본 기술은 화학 센서나 촉매, 전자 디바이스 재료에의 응용을 기대할 수 있습니다.
