Nanofabrication by Polymer Self-Assembly

문서 내 토픽

1. AuNPs 합성

이 실험에서는 citrate를 환원제 그리고 계면활성제로서 이용해 AuNPs를 합성하였고, UV spectrum을 측정해 AuNPs는 LSPR에 의해 bulk의 금 입자와는 다른 특징을 가진 것을 확인할 수 있었다. 측정한 UV spectrum 상에서 합성한 AuNPs는 518nm에서 최대흡광도를 가져, 이론상에서 500-600nm에서 최대흡광도를 가지는 것을 입증할 수 있었다.
2. PS-b-PVP inverse micelle 제작

그 후 polymer self-assembly를 통해 PS-b-PVP inverse micelle을 쿼츠기판에 입힌 후 AuNPs을 흡착시켰다. 더 오랜 시간 AuNPs을 흡착시킨 경우 UV spectrum상에서 미미하지만 red shift가 일어났으며 최대흡광도 또한 커진 것을 확인할 수 있었다. 또한 SEM 상에서 빛나는 부위가 더 많아지고 촘촘해진 것도 확인할 수 있었다.
3. BCP의 특성

BCPs는 두개 이상의 다른 성질을 가진 고분자 끝끼리 공유결합을 통해 선상으로 연결 되어있는 중합체이다. BCP는 같은 배열을 가지는 BCP끼리 수소결합, 반데르발스, 이온결합, 극성결합과 같이 비공유결합으로 상호작용을 할 수 있다. 상호작용을 하게 되면 상보적인 특성을 가진 부분끼리 상호작용을 해 특정한 성질을 가진 section이 생긴다.
4. LSPR 현상

AuNPs는 조사되는 빛의 파장보다 작은 직경을 가지고 있기 때문에, 입사된 광자의 파장과 AuNPs의 파장이 일치하게 되면 모든 전자가 진동을 하고 파장에 공명현상이 일어나 금속입자에 흡수된다. 이 현상을 LSPR이라고 한다. 때문에 AuNPs는 500~600nm의 빛과 공명한 후 흡수하고 투과된 빛이 눈에 보이게 된다.
5. SEM 분석

SEM은 미세 전자빔을 시료의 특정 영역에 주사해서 시료 표면의 3차원 형태, 화학조성과 원소분포를 분석할 수 있는 전자 현미경이다. 주사한 전자빔으로 인해 시료 속의 전자가 에너지를 잃어 원자에서 떨어져 나온 전자인 이차전자가 발생하여 표면을 관찰할 수 있다.

Easy AI와 토픽 톺아보기

1. AuNPs 합성

AuNPs(Gold Nanoparticles)는 다양한 분야에서 활용되는 중요한 나노물질입니다. 화학적 환원법, 레이저 ablation, 바이오 합성 등 다양한 방법으로 AuNPs를 합성할 수 있습니다. 합성 방법에 따라 AuNPs의 크기, 모양, 표면 특성 등이 달라지며 이에 따라 광학, 전기, 촉매 등 다양한 특성이 변화합니다. 따라서 목적에 맞는 AuNPs를 선택적으로 합성하는 것이 중요합니다. 또한 AuNPs 합성 시 환경친화적이고 경제적인 방법을 개발하는 것도 중요한 과제라고 생각합니다.
2. PS-b-PVP inverse micelle 제작

PS-b-PVP(Polystyrene-block-Polyvinylpyrrolidone) 공중합체는 inverse micelle을 형성할 수 있는 대표적인 물질입니다. 이러한 inverse micelle은 나노 크기의 템플릿으로 활용되어 다양한 나노 구조체 제작에 사용됩니다. PS-b-PVP inverse micelle 제작 시 중요한 요소는 용매 선택, 농도, 온도 등의 조건 최적화입니다. 이를 통해 균일한 크기와 모양의 inverse micelle을 얻을 수 있습니다. 또한 inverse micelle 내부에 다양한 물질을 담지하여 기능성 나노 구조체를 제작할 수 있습니다. 이러한 PS-b-PVP inverse micelle 기반 나노 구조체는 센서, 촉매, 약물 전달 등 다양한 분야에 활용될 수 있을 것으로 기대됩니다.
3. BCP의 특성

BCP(Block Copolymer)는 서로 다른 두 종류의 고분자가 공유결합으로 연결된 고분자 물질입니다. BCP는 자기조립 특성으로 인해 다양한 나노 스케일 구조를 형성할 수 있어 주목받고 있습니다. BCP의 주요 특성으로는 상 분리, 미세상 구조 형성, 표면 특성 조절 등이 있습니다. 이러한 BCP의 특성은 리소그래피, 템플릿, 표면 개질 등 다양한 분야에 활용될 수 있습니다. 특히 BCP의 조성, 분자량, 블록 길이 등을 조절하여 원하는 나노 구조를 선택적으로 제작할 수 있다는 점이 BCP의 장점이라고 할 수 있습니다. 향후 BCP 기반 나노 구조체 개발을 통해 전자, 에너지, 바이오 등 다양한 분야에서 혁신적인 기술 발전이 이루어질 것으로 기대됩니다.
4. LSPR 현상

LSPR(Localized Surface Plasmon Resonance)은 금속 나노 구조체에서 관찰되는 독특한 광학 현상입니다. LSPR은 금속 나노 입자의 표면에 존재하는 자유 전자들이 입사 광에 의해 집단적으로 진동하면서 발생합니다. 이 때 특정 wavelength의 빛이 강하게 흡수 또는 산란되는 현상이 관찰됩니다. LSPR 현상은 금속 나노 입자의 크기, 모양, 조성 등에 따라 그 특성이 달라지며, 이를 활용하여 다양한 응용 분야에 활용할 수 있습니다. 대표적으로 센서, 광촉매, 광전자 소자, 생물의학 등의 분야에서 LSPR 현상을 이용한 기술 개발이 활발히 진행되고 있습니다. 향후 LSPR 현상에 대한 깊이 있는 이해와 정밀한 제어 기술 개발이 필요할 것으로 보입니다.
5. SEM 분석

SEM(Scanning Electron Microscope)은 전자 빔을 시료 표면에 주사하여 2차 전자, 반사 전자 등을 검출하여 시료의 표면 형태와 구조를 관찰하는 분석 기법입니다. SEM은 광학 현미경에 비해 훨씬 높은 분해능을 가지고 있어 나노 스케일의 시료 관찰에 널리 사용됩니다. SEM 분석을 통해 시료의 표면 형태, 크기, 분포, 결정 구조 등 다양한 정보를 얻을 수 있습니다. 특히 나노 물질 분야에서 SEM은 필수적인 분석 기법으로 활용되고 있습니다. 최근에는 in-situ SEM, cryo-SEM 등 다양한 고급 SEM 기술이 개발되어 시료의 동적 거동 관찰, 저온 환경에서의 분석 등이 가능해졌습니다. 향후 SEM 기술의 지속적인 발전을 통해 나노 소재 및 소자 개발에 더욱 기여할 것으로 기대됩니다.

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