나노입자의 새로운 자기 조립 방법

KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』 2015-01-22

독일 연구진은 나노입자의 새로운 자기 조립 방법을 제시했다. 네트워크 및 계층형 나노크기 물체 속의 빌딩 블록으로서 나노입자의 자기 조립은 현대 나노기술에서 중요한 영역이다. 이런 자기-조립은 서로 다른 크기(1차원에서 3차원까지)에서 일어날 수 있지만, 제어 메커니즘은 아직 초기 단계이다. 이러한 현상에 대한 더 나은 이해는 자기 조립된 계층형 나노구조가 예측할 수 없는 물리적 특성들을 가질 수 있기 때문에 중요하다. 또한 그들은 새로운 감지, 포토닉스, 전자장치 분야를 위한 플랫폼으로 사용될 수 있다. 이번 연구진은 이 연구결과를 저널 Nantechnology에 게재했고, 여기서 리간드가 없고 전하가 안정화된 1차원 TiOx 네트워크 구조의 자기 조립을 증명했다. 몇 개의 1차원 사슬의 자기 조립 방법들은 0차원 나노입자 간의 자기 쌍극자 및 전기 쌍극자의 상호작용을 기반으로 한다. 이것은 자기 조립된 1차원 나노입자 초분자 사슬의 구성을 생성한다. 이번 연구진은 1차원 TiOx 초분자 네트워크 재료의 “리간드 프리(ligand free)" 중합 프로세스를 제안했다. 이것은 Ti 금속-분말 선구물질에서 시작된다. 이 연구의 동기는 초분자 TiOx-나노입자 네트워크 구조의 생성을 위한 가능한 경로를 제공하는 것이다. 여기서, 잘 정의된 또는 화학양론적 순수한 TiII 또는 TiIII 종들은 연속 산화 공정으로 분리될 수 없다. 각 TiOx 산화 공정은 고해상도 주사 전자 및 투과 전자 현미경, 초전도성 양자 간섭 장치 측정(superconducting quantum interference device), X-선 광전자 분광법(x-ray photoelectron spectroscopy), UV-Vis 측정, IR 및 라만 분광법 등의 다양한 분석 기술들로 자세하게 조사된다. 이것은 1차원 초분자 나노입자 네트워크 속에 TiOx 나노입자의 자기 조립 프로세스가 혼합된 TiII,III의 형성을 포함한다. 약한 및 강한 상자성 TiII/IIIOx 종의 형성은 혼합된 TiOx 나노입자와 관련된 자기-조립 프로세스의 구동력으로 고려될 수 있다. 이것은 단단한 1차원 TiIV가 포함된 나노입자 네트워크를 생성한다. 이 연구는 카를스루에 공과대학(Karlsruhe Institute of Technology)의 연구진에 의해서 수행되었다. 이 연구는 새로운 나노물질 및 장치, 계층형 나노물질 구조, 초분자 구조 및 배위 네트워크, 그린 에너지 분야에 초점을 맞추고 있다. 자기 조립된 1차원 나노입자 네트워크 재료들은 나노크기 및 거시적인 재료 간의 간극을 연결한다. 이러한 자기-조립된 나노크기 계층형 네트워크 재료들은 흥미로운 연구 가능성을 제공할 것이다. 이 연구결과는 저널 Nanotechnology에 “On the self-assembly of TiOx into 1D NP network nanostructures” 라는 제목으로 게재되었다(doi:10.1088/0957-4484/26/5/051001). 그림. (왼쪽) TiIV 나노입자 종/샘플의 HR-TEM 이미지. (오른쪽) 1차원 TiOx 나노사슬의 HR-SEM/HR-TEM 이미지. figure1.jpg http://nanotechweb.org/cws/article/lab/59859