소개글
"나노입자"에 대한 내용입니다.
목차
1. 나노입자의 합성
1.1. 나노입자의 정의 및 특성
1.1.1. 나노(nano)의 개념
1.1.2. 나노 물질의 특성
1.2. 나노입자 합성 방법
1.2.1. Top-down 방식
1.2.2. Bottom-up 방식
1.3. 금 나노입자 합성
1.3.1. 합성 원리
1.3.2. 시트르산의 역할
1.4. 은 나노입자 합성
1.4.1. 합성 원리
1.4.2. 시트르산의 역할
1.5. 나노입자의 색 변화와 흡수 스펙트럼 관찰
1.5.1. 금 나노입자의 흡수 파장
1.5.2. 은 나노입자의 흡수 파장
1.6. 나노입자 합성의 주의사항
2. 의학에서의 나노입자 활용
2.1. 나노의학의 개념
2.2. 나노약물 전달
2.2.1. 나노바이오 기술의 발전
2.2.2. 나노약물 전달 기술의 장점
2.3. 나노센싱
2.3.1. 나노입자의 특성 활용
2.3.2. 진단 기술의 향상
2.4. 나노분자영상
2.4.1. 개념 및 특징
2.4.2. 치료 및 개발에의 응용
2.5. 나노의학 기술의 전망
3. 참고 문헌
본문내용
1. 나노입자의 합성
1.1. 나노입자의 정의 및 특성
1.1.1. 나노(nano)의 개념
나노(nano)란 그리스어 '난장이'라는 의미에서 유래한 말로 SI 단위계에서 10-9(10억분의 1)배의 뜻을 가진 접두어이다. 단위는 [n]으로 나타내며, 미터법에서는 (나노미터) 1nm = 10-9m로 사용한다. 따라서 1 나노미터는 머리카락 굵기의 10만분의 1 정도와 원자 3-4개의 크기 정도에 해당한다. 이처럼 나노(nano)는 매우 작은 크기의 단위를 나타내는 용어로, 이를 기반으로 한 다양한 나노 기술들이 현대 과학기술의 주요 분야로 자리잡고 있다.
1.1.2. 나노 물질의 특성
나노 물질의 특성은 다음과 같다.
첫째, 나노 물질은 광학적 특성이 뛰어나다. 나노 물질 표면에 빛이 입사되면 표면 플라스몬이 들뜬 상태가 되는데, 이를 표면 플라스몬 공명 효과라고 한다. 이러한 효과에 의해 나노 물질은 크기에 따라 흡수 파장이 변화한다. 일반적으로 나노 물질의 크기가 작을수록 흡수 파장이 짧아지며, 이는 물질의 색깔에 직접적으로 영향을 준다. 예를 들어 큰 크기의 금은 황금색을 띠지만 20nm 이하의 작은 크기의 금은 붉은색을 띠게 된다. 이와 같이 나노 물질은 크기에 따라 다양한 색깔 변화를 보일 수 있다.
둘째, 나노 물질은 화학적 특성이 뛰어나다. 물질을 작은 조각의 형태로 쪼개면 표면적이 급격하게 증가하게 된다. 이로 인해 원래 물질이 가지고 있지 않았던 특별한 화학적 특성을 보이게 된다.
셋째, 나노 물질은 기계적 특성이 우수하다. 특정한 결정립 크기 영역에서 물질의 강도가 급격하게 증가한다.
넷째, 나노 물질은 전자적 특성이 뛰어나다. 10~100nm 크기 범위에서 물질이 가진 자기장의 성질이 최대가 된다.
이와 같이 나노 물질은 크기에 따라 광학적, 화학적, 기계적, 전자적 특성이 크게 달라지는 독특한 성질을 가지고 있다. 이러한 특성들로 인해 나노 기술이 다양한 분야에서 활용될 수 있게 되었다.
1.2. 나노입자 합성 방법
1.2.1. Top-down 방식
Top-down 방식은 크고 거시적인 요소를 작고 미시적인 요소로 바꾸는 방식이다. 즉, 쉽게 눈에 보일 정도로 큰 크기를 가진 재료를 다양한 방법을 이용해서 작은 크기를 가지도록 만드는 것이다. 대표적으로 반도체 리소그라피 기술이 있다. 이 기술은 반도체 제조 과정에 사용되는 핵심 기술로, 실리콘 웨이퍼 표면에 빛을 이용해 정밀한 패턴을 만들어내는 방식이다. 감광제를 이용해 패턴을 형성하고 식각 공정을 통해 더 작은 크기의 구조물을 제작할 수 있다. 이처럼 Top-down 방식은 큰 규모의 재료를 점진적으로 작은 크기로 줄여나가는 방식이기 때문에, 대량 생산에 용이하다는 장점이 있다. 하지만 100nm 이하의 나노 크기 영역에서는 한계가 있어, 보다 정밀한 나노 구조물을 만들어내기 위해서는 Bottom-up 방식이 필요하다.
1.2.2. Bottom-up 방식
Bottom-up 방식은 원자나 분자 수준의 물질들을 합침으로써 크기가 큰 물체를 만드는 방식이다. 이는 쉽게 매우 작은 크기를 가진 미시적인 요소를 눈에 보일 정도로 큰 거시적인 요소로 바꾸는 방식이라고 할 수 있다. 예시로는 자기조직화나 주사형터널 현미경을 이용한 가공 방식을 들 수 있다. Bottom-up 방식은 원자나 분자 수준의 물질들을 조절하고 배열하여 크기가 큰 물체를 제작하는 것이 핵심이며, 이를 통해 원자 수준에서부터 설계된 구조와 물성을 가진 나노 물질을 합성할 수 있다. 이 방식은 Top-down 방식과는 달리 작은 크기의 물질을 출발점으로 삼기 때문에 100nm 이하의 극미세 나노 물질을 제조하는 데 효과적이다. 또한 Bottom-up 방식은 보다 정교한 구조 제어가 가능하고 균일한 크기와 모양의 나노 물질을 만들어낼 수 있다는 장점이 있다. 이러한 Bottom-up 방식은 화학적 합성, 자기조립, 기상증착 등의 다양한 기술들로 구현되고 있으며, 이를 통해 나노 입자, 나노선, 나노막 등의 나노 구조체를 제조할 수 있다.
1.3. 금 나노입자 합성
1.3.1. 합성 원리
금 나노입자 합성의 원리는 다음과 같다. 금(Au) 나노입자는 염화금산 삼수화물(HAuCl4·3H2O) 수용액에 시트르산 소듐(sodium citrate dehydrate) 수용액을 첨가하여 화학적으로 합성할 수 있다. 이때 시트르산 이온이 환원제 역할을 하여 +3가의 금 이온을 금속 형태로 환원시킨다. 또한 시트르산 이온은 안정제로도 작용하여 합성된 금 나노입자들이 엉겨 붙지 않도록 입자 표면에 흡착된다. 이 과정을 통해 직경이 10-20nm 정도의 비교적 균일한 크기의 금...
참고 자료
MSDS, NFPA(염화금산 삼수화물, 시트르산 소듐)”, 2021.11.27 방문, 씨그마알드리치.
MSDS, NPFA(질산은)”, 2021.11.27 방문, 삼전순약공업
http://www.samchun.com/kr/sub/product/msds.asp
Hydrogen tetrachloroaurate(III) trihydrate, ChemicalBook >제품 카탈로그 >무기 화학>무기 염>금속 할라이드 및 할로겐 염>금속 염화물과 소금>Hydrogen tetrachloroaurate(III) trihydrate,
https://www.chemicalbook.com/ChemicalProductProperty_KR_CB2169817.htm
질산 은, ChemicalBook >제품 카탈로그 >API>전문 의약품>외과 치료>질산 은,
https://www.chemicalbook.com/ChemicalProductProperty_KR_CB2280970.htm
시트르산나트륨, 네이버 지식백과 화학대사전
나노, 네이버 지식백과 용어해설
나노, 네이버 지식백과 두산백과
나노 물질, 네이버 지식백과 물리학백과
나노입자, 네이버 지식백과 물리학백과
