Gold nanoparticle은 액상에서 화학적인 방법을 이용해서 만들 수 있다.
H[AuCl4]라는 chloroauric aicd를 이용해서 gold nanoparticle을 만들 수 있다.
chloroauric acid를 녹여서 수용액을 만들고 이것을 환원제와 섞어준다.
이것은 Au3+ 이온을 gold atom으로 환원시킨다.
점점 더 많은 gold atom이 생길 수록 solution은 과포화되고,gold는 점점 sub-nanometersize로 침전되게 된다.
이 solution을 아주 잘 섞어준다면 size가 꽤나 일정하게 gold particle이 생긴다.
그렇지만 gold particle은 쉽게 aggregation이 생기기 때문에, 이를 방지하는 것이 중요하다. gold particle에 agrregation이 일어나게 되면, gold nanoparticle로써 사용할 수 있는 특이한 성질들을 잃고 단지 금으로서의 성질뿐이 없을 것이다.
이에 관해 현재 여러방법으로 연구되고있다.
지금까지 개발되었던 방법을 간단히 말하자면, Turkevich method, Brust method, Perrault method, Sonolysis가 있다.
*Turkevich method
1. 5*10^-6mol의 HAuCl4를 19ml D.I water에 녹인다.
2. 이것을 끓을 때까지 가열한다.
3. 계속해서 가열을 하면서, vigorous하게 섞어준다. 그러면서 0.5%의 sodium citrate solution을 1ml 첨가하고 30분동안 섞어준다.
4. 그러면 색깔이 노란색에서 점점 보라색으로 변해 갈 것이다. 이 색이 붉은색이 될 때까지 저어준다.
<수업시간에 배운 것과 같이 색깔이 붉은색일 때, goldnanoparticle이 만들어졌음을 알 수 있다.
여기에서는 sodium citrate가 환원제로 작용했다. 그리고 후에는 음전하를 띠는 citrate 이온이 goldnanoparticle로 흡수되어 이들이 aggregation되는 것을 방지한다. 여기에서는 약 10-20nm의 gold nanoparticle이 생긴다.
*Brust method
이 방법은 gold nanoparticle을 organic liquid에서 만들며, 이것은 물과 잘 섞이지 않는다.
1. 9.0*10^-4mol의 HAuCl4 약 3g을 30ml의 물에 녹인다.
2. 4.0*10^-4mol의 tetraoctylammonium(TOAB) 약 2.187g을 80ml toluene에 녹인다.
3. 1번에서 만든 HAuCl4 solution을 TOAB solution에 넣고 vigorous하게 10분동안 섞어준다. 그러면 색이 투명했다가 오렌지색으로 변해갈 것이다.
4. 섞는동안 천천 1.0*10^-2mol의 sodium borohybride를 약 0.38g정도 넣어주면 색이 보라색으로 변했다 순식간에 붉게 변할 것이다.
5. 이 solution을 24시간 섞어주면 크기가 monodispers하게 나올 것이다.
6. 이것을 organic phase에서 분리하고 sulfuric acid로 희석시켜서 중화시킨다. 중간중간 증류수도 씻어준다.
여기에서 생기는 gold nanoparticle은 5-6nm이며 여기에서는 NaBH4가 환원제이다. 그리고 TOAB는 phase transfer catalyst이며 동시에 aggregation을 방지하는 stabilizing agent이다.
출처 : wikipedia http://en.wikipedia.org/wiki/Colloidal_gold
답변) 금 나노 입자 합성에 대해 찾아보던 중에 나노 입자 합성시에는 합성된 입자들이 쉽게 엉겨붙어 그 입자 자체를 활용하는데 어려움이 있었다고 합니다.
예전에 교수님께서 수업시간에 말씀하셨던 CNT 를 분산시키는 문제와 비슷한 내용인 것 같습니다.
합성한 금 나노 입자들이 서로 엉겨붙지 않게 개별로 분산시키는 것이 합성 다음으로 중요한 문제인 것 같습니다.
부산대의 김일 교수님께서 07년도에 발표하신 내용을 밑에 추가해봅니다.
연구사업(미세유체시스템을 활용한 생체 적합성 자기조립 블록공중합체 마이크로캡슐의 제조 및 응용연구) 지원으로 엉킴없이 안정한 금나노입자 제조법을 개발하였다.
나노기술이 급격히 발전함에 따라 다양한 종류의 나노입자를 제조할 수 있게 되었으나, 형성된 나노입자는 쉽게 엉겨 붙어 나노입자의 응용전개를 더디게 하는 중요한 요인의 하나가 되고 있다. 이 문제를 해결하기 위해, 새로운 합성방법을 도입하여 우리 몸의 구성 성분의 하나인 천연고분자인 폴리펩티드를 합성고분자와 접목시킨 후 이를 나노입자의 안정화에 사용하는 새롭고 쉬운 방법을 고안하였다. 이렇게 안정화된 고분자는 화학, 재료과학, 전자공학에 응용할 수 있으며, 특히 생체와도 잘 어울리기 때문에 의료용으로도 사용할 수 있다. 예를 들어, 안정화된 금나노입자를 사용하여 암을 조기 진단할 수 있는 바이오 센서로 사용할 수 있고, 궁극적으로 특정 암 치료 재료로도 사용할 수 있다.
이를 응용한 나노소재 분야의 다양한 연구결과들을 ‘Angewandte Chemie, International Edition’, ‘Advanced Materials’ 등 해외 저명 학술지에 잇달아 발표했다.
정밀 개환중합을 응용 여러 가지 폴리펩티드를 합성한 후 이를 합성 고분자와 접합시켜 양친성 고분자를 제조, 각각이 가지는 장점을 이용 자기조립현상에 의해 나노입자를 안정화시킴으로써, 결과적인 엉킴 없는 나노입자를 최종 응용에 적용하기 쉽도록 하는 원천 나노재료 기술을 확보하였다.
(부산대, 뉴시스 2007.06.26)
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추가로 자료를 찾던 중 금 나노 입자를 안정화 ( 엉키지 않게 ) 시키는 방법으로 2009년 1월 26일에 published 된 논문에 기재된 내용이 있습니다.
논문 내용은 금 나노입자를 촉매제로 이용하기 위해서 합성한 금 나노 입자를 안정화 시킨 후 Suzuki-Miyaura Cross-Coupling Reaction 에 촉매로 이용하는 것입니다.
논문 첫 페이지 2/3 지점에 PAPT 라는 것이 나오는데 poly(2-aminothiophenol) 를 capping agent 로 사용하여 금 나노 입자를 capping 함으로써 안정화 시킨다고 언급되어 있습니다.
논문 첨부해보겠습니다. ^^;
라고 하고 첨부파일을 올려보려는데 이 게시판에는 안되는 것 같습니다;;
음.. 따로 자료실에 올릴 필요까지는 없을 것 같고 위에 언급한 내용이 다인듯합니다
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