산화은 템플레이트를 이용한 속이 빈 은 구조체의 합성과 자기조립된 구조체의 반경 예측을 위한 실험적, 이론적인 새로운 접근법

Abstract

제 1장. 현재까지 다양한 나노입자를 합성하기 위한 여러 가지 방법들이 개발되어왔는데, 그 중 효과적인 방법 중 하나는 “템플레이트 기반 접근법”이다. 이 방법에서는 나노입자의 크기나 모양이 사용된 템플레이트의 크기와 모양에 의해 제한되기 때문에, 템플레이트를 사용하지 않았을 경우 보다 더 다양한 형태 다양한 크기의 나노입자를 손쉽게 만들 수 있다는 장점을 가지고 있다. 예를 들어, 은 나노입자를 템플레이트로 이용하여 속이 빈 금 나노입자를 쉽게 만들 수 있다. 은 나노입자를 금 이온이 녹아있는 용액 안에 넣었을 때, 은 나노입자는 쉽게 은 이온으로 산화되어 용해된다. 동시에 금 이온은 환원되어 은 나노입자 부근에 증착되는데, 이러한 일련의 방식을 거쳐 은의 크기와 모양을 따르는 속이 빈 금 나노입자가 형성되게 된다. 이 방식은 쉽고 간단하게 속이 빈 금 나노입자를 만들 수 있다는 장점이 있지만 은 자체가 템플레이트로 이용되고 있기 때문에, 이 방법을 이용하여 속이 빈 은 나노입자를 합성하기는 어렵다는 단점을 가지고 있다. 이 논문에서, 우리는 할로우 실버 나노구조를 만들기 위해 산화은을 템플레이트로 이용하는 방법을 소개하고자 한다. 먼저 우리는 새로운 리간드를 이용하여 산화은(Ag2O) 헥사포드(hexapod)를 합성하였고, 그것을 속이 빈 은 헥사포드를 합성하기 위한 템플레이트로써 이용하였다. 산화은 헥사포드는 소듐보로하이드라이드(NaBH4)를 이용하여 쉽게 은 헥사포드로 환원될 수 있는데 환원과정에서 헥사포드의 크기와 모양이 유지됨을 확인하였고, 부분적으로 속이 빈 은 헥사포드입자가 형성됨을 다양한 분석학적 기술을 동원하여 확인하였다.

제 2장. 폴리피롤-골드로 구성된 세그먼트 나노와이어들은 양극산화 알루미나 (AAO) 템플레이트를 이용하여 쉽게 만들어 질 수 있는데, 이러한 세그먼트 나노와이어들은 특정 조건에서 휘어진 자기조립 거대구조체를 형성하게 된다. 자기조립 거대구조체는 재료들을 담을 수 있는 내부 공간을 가진 캡슐과 같은 형태로 디자인되어질 수 있고, 또한 그들의 개폐가 외부 자극에 의해 통제되어질 수 있기 때문에, 이 구조는 개인의 아이디어에 따라 다양한 방면에 응용되어질 수 있을 것이다. 이러한 응용을 위해서 우리가 알아야 할 유용한 정보 중 하나는 캡슐의 내부 공간 부피이다. 그리고 내부 공간의 부피는 J. K. Lim (Bull. Korean Chem. Soc. 33, 2699 (2012))에 의해 제안된 일반적인 식을 이용하여 계산되어질 수 있다. 그러나 여기서 제안된 식은 몇 가지 가정을 기반으로 유도가 된 식인데, 본 논문에서 우리는 이러한 가정 없이 캡슐의 내부 공간 부피를 계산할 수 있는 새로운 접근법을 소개하고자 한다. 여기서 새롭게 소개된 공식을 이용하여 캡슐형태의 거대구조체의 내부 공간 부피를 계산하고 이전 공식을 이용하여 얻어진 결과와 비교한다.