AbstractAuNPs를 합성하고 nano gold particle을 만드는 과정에서의 색 변화를 확인한다. AuNPs의 absorbance spectrum을 얻은 후 peak을 통해 particle의 크기를 추측한다. 이미 만들어진 inverse micelle film PS-b-P4VP를 AuNPs에 넣은 후 UV-Vis spectrometer와 SEM을 이용해 어떤 반응이 일어났는지 확인한다.IntroductionPlasmon resonance금속을 포함한 도체에는 자유 전자가 존재한다. 금속이 아주 작은 크기일 때 plasmon resonance를 관찰할 수 있는데, plasmon resonance란 금속에 있는 자유 전자가 외부의 자극에 반응할 때 생기는 현상이다. Plasmon resonance의 특징은 가시광선에서 두드러지게 관찰 할 수 있는데, 실험에서 이 점을 이용할 것이다. Plasmon resonance가 일어난 파장대를 이용해 나노단위 금속입자의 크기 및 성질을 알 수 있기 때문이다.그림 SEQ 그림 * ARABIC 1) LSPRSurface plasmon resonance는 Localized Surface Plasmon Resonance와 전파형 플라스몬이 있다. 이 중 실험에서 관찰할 수 있는 surface plasmon resonance는 Localized Surface Plasmon Resonance이다. Localized Surface Plasmon Resonance의 optical properties는 나노 단위 금속의 종류, 크기 그리고 모양 에 민감하게 반응하므로 이에 관한 정보를 얻을 수 있다.AuNPs의 뚜렷한 LSPR coupling characteristics를 위한 array를 위해 BCP inverse micelle을 활용할 수 있다.Poly(styrene)-block-poly(vinyl pyridine) (PS-b-PVP)PS-b-PVP는 spheres, cylinders, gyroid, lamella를 포함한료에서 튀어나온 물질을 분석하는 방법이다.SEM의 구조 중 electron gun은 전자를 가속시킨 후 시료에 공급한다. 이 전자가 시료에 닿은 후 방출되는 전자는 detector에서 모인다. Detector의 끝에는 tip이 있는데 이 tip에는 높은 전압이 걸리고 이 전압에 의해 전자와 부딪히고 빛을 방출한다. 이 빛을 다시 전자의 형태로 전환하고 전기적 신호로 바꾸어준 후 이를 분석한다.Experimental methodAuNPs 합성과 13nm gold particle 만들기148.5ml의 DI water 과 25.4mM 1.5ml를 섞은 용액을 250ml 1-neck round bottomed flask에 넣는다.Water condenser를 설치하고 ①에서 준비한 용액을 oil bath에 넣고 stirring과 heat를 한다.용액이 끊기 시작하면 0.9ml의 trisodium citrate aqueous 용액(50mg/ml)을 넣어준다.Purple에서 orange red로 용액의 색 변화가 관찰되기 시작하면 그로부터 15분을 더 stirring과 heating해준다.Au NPs의 LSPR 특징을 관찰하기 위해 UV-Vis spectrometer를 찍는다.Monolayer inverse micelle film of PS-b-P4VP을 준비와 reconstructed PS-b-P4VP 제작Inverse micelle film of PS-b-P4VP 조각 1개를 ethanol에 60분간 담근 후 로 말린다.(원래는 Si subtrate를 해야하지만 시간 관계상 미리 되어있는 Inverse micelle film of PS-b-P4VP 조각을 사용했다.Reconstructed BCP films 위에 얹어진 Au NPs 배열Inverse micelle film of PS-b-P4VP 조각 2개를 Au NP solution에 각각 30분, 60분을 담근 후 methanol로 wash하고 로 말린다.SEM, UV-Vis spectrometer(2)와 (3)에서nano 단위의 아주 작은 금속 입자의 자유전자가 외부의 자극에 반응할 때 발생한다. 이를 통해 크기를 포함한 나노입자의 여러 특징을 알아낼 수 있다.이 실험에서는 gold nanoparticle의 가장 많이 흡수하는 파장을 통해 nano입자의 크기를 예측해보았다.그림 SEQ 그림 * ARABIC 6)nano particle의 surface plasmon그림 SEQ 그림 * ARABIC 7) product properties of gold nanoparticles그림4의 표를 통해 peak SPR Wavelength에 따른 particle의 diameter을 알 수 있다.UV-Vis spectrometer를 통해 구한 absorbance의 최대값은 wavelength가 518nm였을 때이므로, 실험에서 얻은 nanoparticle 입자의 diameter은 5nm - 15nm임을 알 수 있다.PS-b-P4VP inverse micelle film의 UV-Vis spectrum그림 SEQ 그림 * ARABIC 8) PS-b-P4VP의 UV-Vis spectrum그림 5의 그래프에서 각각의 요소는 다음과 같다.60minPS-b-P4VP inverse micelle film을 Au NPs용액에 60분간 넣어 둔 것30minPS-b-P4VP inverse micelle film을 Au NPs용액에 30분간 넣어 둔 것EthanolPS-b-P4VP inverse micelle film을 ethanol에 60분간 넣어 둔 것우선, ethanol에서는 wavelength 300-800nm의 범위에서 peak을 찾을 수 없었다. 반면, 60min, 30min에서는 공통적으로 523nm에서 peak을 찾을 수 있었다. 이는 앞선 그림2에서 구한, gold particle의 absorbance peak의 wavelength인 518nm와 배우 흡사하다. 즉, AuNPs의 용액에 있던 nano gold particle이 PS-b-P4VP inverse micelle film에article이 있는 것을 볼 수 있다. 30분 넣어둔 곳에서는 빈 공간에 2-3개의 nano particle이 육안으로 관찰되었고 60분 넣어둔 곳에는 4개 정도의 nano particle이 micelle안에 들어간 것을 볼 수 있는데 최대 7개까지 발견되었다.QuestionsWhat is the definition of “BCPs” and “inverse micelle/micelle”?BCPs는 ‘BlockCopPolymer’이다. Blockcopolymer란 두 종류 이상의 고분자가 규칙적으로 공유결합하고 있는 것을 말한다.친수기가 바깥에 있고, 안쪽은 친유기로 되어있는 분자나 이온이 일정 농도 이상 모여있어서 그림11과 같은 형태를 띠고 있는 것을 말한다.What are the advantages of “bottom-up” nanofabrication as opposed to “top-down” approach?“bottom-up” nanofabrication이 “top-down”에 비해 더 균질하게 만들어진다. 또, 잘 못 만들어질 확률이 적고 가격이 싸다.“bottom-up”은 nanostructure에 blockd을 더해서 synthesis하는 것이라고 볼 수있고, “top-down”은 존재하는 crystal plane에 새기는 것으로 synthesis가 아닌 remove라고 할 수 있다.Explain in your own words what is meant by the terms “self-assembly” and “LSPR”.Self-assembly는 ‘자가조립’으로 촉매제와 같은 다른 요소가 관여하지 않고도 분자가 자발적인 복합구조를 형성하는 것을 의미한다.LSPR(Localized surface plasmon resonance)은 SPR(Surface plasmon resonance)의 종류 중 하나이다. 주로 금속의 표면에 사용하며, 특정 빛이 이 표면에 입사되었을 때 금속 표면에 있던 자유전자의 거동을 plasmon resonance라고es the interaction between AuNPs and pyridinyl groups of reconstructed PS-b-P4VP thin layer?에탄올이다.Which properties are exhibited when bulk Au turns into Au NPs?색이 연보라색에서 붉은색으로 변했다. Absorbance peak도 wavelength가 가시광선 영역에선 비교적 짧은 파장인 518nm에서 형성되었다.Explain how the extinction peak position of Au NPs correlates with the color of the solution.Absorbance peak의 wavelength가 518nm이고 AuNPs 용액의 색이 붉은색일때, extinction peak은 가시광선 영역의 파장 중 비교적 긴 영역에서 형성될 것이다.What affects the position of LSPR band of gold nanoparticles?Nanoparticle의 크기, 구조, 종류, 표면과의 거리 그리고 받침 필름에 따라 position od LSPR이 달라진다.What information can you get from the AFM and SEM investigations?AFM은 시료 표면의 거칠기와 형상을 포함한 물리적 성질과 전지적 성질도 알아낼 수 있다.SEM은 3차원 구조와 표면 형상을 알 수 있다.Give an example of the design of a sensing or catalysis system based on the LSPR effect of AuNPs. You can look up books or published research papers for references우선, nanospheres를 glass위에 self – assemble되도록 coated시킨다. Dry 시킨 후 metal을 deposition시킨 후 nanosphere mask를 제거한다.Conclusion9
