KAIST·화학연 연구진 "분광분석·화폐보안·생체 치료 등에 활용"
팔 모양 금 입자가 14개 달려 미량의 물질 검출이나 화폐보안, 생체 치료 등에 활용할 수 있는 이원구조 금 나노입자를 국내 연구진이 개발했다.
한국과학기술원(KAIST)은 10일 생명화학공학과 박오옥·화학과 한상우 교수팀이한국화학연구원(KRICT) 김도엽 박사와 함께 팔이 14개 달린 이원구조 금 나노입자를개발하고 그 특성을 규명했다고 밝혔다.
중심 입자에 팔 모양 입자가 달린 이원구조 금 나노입자는 외부의 빛과 반응해팔 모양 주변에서 전기장이 강하게 증폭되기 때문에 이 물질을 분광분석 기판으로활용하면 미량의 물질도 쉽게 검출할 수 있다.
하지만 기존 기술은 중심 나노입자에 달린 팔의 개수나 모양, 크기, 길이 등을정밀하게 제어하지 못해 형태가 제각각이고 특성도 고르지 못한 금 나노입자만 얻을수 있었다.
연구진은 먼저 구(球) 형태의 금 나노입자로 마름모 12개로 이뤄진 사방십이면체 나노입자를 합성하고, 14개의 꼭짓점 부분에 하나씩 선택적으로 금 나노입자 팔을 성장시키는 방법으로 이원구조의 금 나노입자를 만들었다.
금 나노입자 팔의 성장에 필요한 금 전구체 농도를 조절하면 중심 입자의 크기변화 없이 팔의 길이나 길기를 제어할 수 있어 금 나노입자의 광학 특성과 전기장세기 증폭도 조절이 가능하다고 연구진은 설명했다.
연구진이 이원구조 금 나노입자의 특성을 시뮬레이션과 미량의 물질을 검출하는분석방법인 라만분광 실험으로 확인한 결과 팔 길이가 길어짐에 따라 흡수하는 빛의파장이 길어지고, 신호 증폭은 중심 입자와 팔 크기의 비율에 따라 결정되는 것으로나타났다.
이 물질을 라만분광 등의 기판에 사용하면 증폭효과에 따라 더 적은 양의 물질도 정확하게 검출할 수 있고, 화폐 보안물질로 사용하면 위폐감별기로 더 쉽게 확인할 수 있는 화폐를 만들 수 있을 것으로 기대된다.
박오옥 교수는 "새로운 접근법으로 이원구조 금 나노입자의 팔 개수, 길이 등을조절, 광학특성 등 물리적 성질을 제어하는 기술을 개발했다"며 "이를 라만분광법을이용한 물질 검출이나 화폐보안 물질 등에 응용할 수 있을 것으로 기대한다"고 말했다.
한국연구재단 선도연구센터사업 등의 지원으로 수행된 이 연구 결과는 광학 재료분야 국제학술지 '저널 오브 머티리얼스 케미스트리 씨(Journal of Materials Chemistry C, 4월 21일자)에 표지 논문으로 게재됐다.
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