다나까귀금속공업, 높은 분산 안정성으로 고농도 조제 가능한 ‘금 나노쉘 입자’ 개발
다나까귀금속공업, 높은 분산 안정성으로 고농도 조제 가능한 ‘금 나노쉘 입자’ 개발
  • 고일봉 기자
  • 승인 2022.03.29 05:44
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다나까귀금속공업이 높은 분산 안정성으로 고농도 조제 가능한 ‘금 나노쉘 입자’를 개발했다

다나까귀금속그룹의 제조 사업을 전개하는 다나까귀금속공업주식회사(본사: 도쿄도 치요다구, 대표이사 사장 집행임원: 다나카 코이치로)가 높은 분산 안정성으로 고농도 조제 가능한 ‘금 나노쉘 입자(*1)’를 개발했다고 밝혔다.

이번 제품은 실리카 등의 입자 표면을 두께 약 10nm의 대단히 얇은 금 층(쉘)으로 덮도록 설계하고 있어 강한 표면 플라즈몬 공명(*2)을 보인다. 또한 수용액 중 및 극성 용매 중에서의 높은 분산 안정성에 의해 현재 시판되는 금 나노 입자에 비교해 100~1000배 높은 농도로 분산액을 조제할 수 있다.

금 나노쉘 입자 전체의 크기는 80nm~250nm의 범위로 제어할 수 있어 폭넓은 광학 특성을 가지게 할 수 있다. 특히 고농도로 조제된 입자 직경 수백 nm사이즈의 콜로이드는 콜로이드 결정 등 3차원적으로 집적하고 구조화하기가 쉬워서 다양한 광학 재료로의 응용을 기대할 수 있다.

◇제품 특징

1.두께 10nm인 금 나노쉘

금 나노쉘 입자가 보여주는 표면 플라즈몬 공명은 쉘의 두께가 얇을수록 입사한 빛을 효율적으로 흡수할 수 있다. 기존에 시판되는 제품과 비교해도 이 제품은 10nm 미만의 대단히 얇은 쉘 두께를 실현하고 있다. 이로 인해 입사광의 에너지를 효율적으로 흡수할 수 있으며, 입자 전체의 비중이 가벼워지기 때문에 분산 안정성에도 기여한다.

2.물 및 유기용제 안에서 안정되게 분산

통상적으로 입자 직경 수백 nm사이즈인 금 나노 입자는 입자 농도를 높게 하면 자기 응집해 침강하지만, 이 제품은 입자 표면을 적절한 보호제로 보호함으로써 물 및 알코올 등의 극성 유기용제 안에서 안정적으로 분산할 수 있다. 보호제로 보호된 입자는 20 중량% 이상으로 조제할 수 있어 고농도의 입자 분산액을 필요로 하는 프로세스에도 이용할 수가 있다. 또한 유기용제 안에 분산한 금 나노쉘 분산액은 속건성에도 뛰어나고, 다양한 형상의 소재에 도포하는 것도 가능하다.

3.고농도의 금 나노쉘 분산액을 건조하기만 하면 SERS 기판 제작 가능

귀금속 나노 입자가 나타내는 SERS (표면 증강 라만 산란)(*3)는 귀금속 나노 입자가 집적한 때의 입자와 입자 간의 갭에서 특히 강하게 발현한다. 이렇게 SERS가 강하게 발현하는 곳은 핫스폿이라고 불리며, 재현성이 좋게 핫스폿을 형성하는 것이 SERS 기판을 제작할 때는 중요하다. 종래에는 표면에 미세한 요철을 지니는 귀금속 기판이 이용됐지만 재현성이 낮은 등의 문제가 있었다.

다나까귀금속공업은 이번에 SERS 여기광의 파장 부근에 표면 플라즈몬 공명을 지니는 금 나노쉘 입자를 설계해 고농도 분산액을 건조하기만 하면 핫스폿이 밀집한 SERS 기판을 제작할 수 있다는 점을 확인했다.

이 제품은 위에서 설명한 것과 같은 특징에 의해 콜로이드 결정, 표면 증강 라만 산란, 광열 변환 재료 등 가시광에서 근적외광 영역의 빛에 반응하는 광학 재료로서의 이용과 고화질을 추구하는 액정에 채용되는 광학 디스플레이나 광 센싱, 플라즈모닉 나노 안테나, 암 검사 등에 이용할 수 있는 바이오 센서 등의 광학기기로의 응용을 기대할 수 있다.

이 제품의 샘플 제공에 대해서는 개별적으로 순차 대응할 예정이다.

 


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