KR101532881B1 - 백금 프레임이 내부에 위치한 금 구조물 합성 방법 및 백금 프레임이 내부에 위치한 금 구조물을 포함한 화학적／바이오 센서 - Google Patents

백금 프레임이 내부에 위치한 금 구조물 합성 방법 및 백금 프레임이 내부에 위치한 금 구조물을 포함한 화학적／바이오 센서 Download PDF

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박성호
장희정
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성균관대학교산학협력단
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Abstract

본 발명의 백금 프레임이 내부에 위치한 금 구조물 합성 방법에 따르면, 그 내부에 백금 프레임이 포함되어 있어 금 나노 입자의 응집 현상을 방지할 수 있어 바이오 센서에 이용시 장기간 이용이 가능하고, 바이오 센싱시 여러 용액 또는 공기 중에 노출이 되더라도 분석 결과에 영향을 미치지 아니하므로 신뢰성 있는 센싱을 가능하게 한다.
또한, 본 발명의 백금 프레임이 내부에 위치한 금 구조물 합성 방법에 따르면, 에칭제(식각제)가 또한 금속 전구체로도 이용되므로 별도의 중간 세척 과정 없이 환원제를 추가로 넣어줌으로써 금 나노 입자의 에칭 및 재성장 프로세스를 쉽게 전환할 수 있다.
본 발명에 따르면, 2차원 또는 3차원 형상의 내부에 백금 프레임을 갖는 금 구조물을 제공함으로써 표면적이 넓어짐에 의해 구조물의 외부 및 내부에서도 효과적으로 빛과 상호 작용하여 나노 고리의 전자기장과의 상호 작용을 통해 바이오 센싱에 더욱 효율적으로 활용될 수 있다.

Description

백금 프레임이 내부에 위치한 금 구조물 합성 방법 및 백금 프레임이 내부에 위치한 금 구조물을 포함한 화학적／바이오 센서 {METHOD OF PRODUCINIG GOLD STRUCTURE WITH PLATIUM FRAME LOCATED INSIDE AND CHEMICAL／BIO SENSOR COMPRISING GOLD STRUCTURE WITH PLATIUM FRAME LOCATED INSIDE}
본 발명은 백금 프레임이 내부에 위치한 금 구조물의 합성 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 백금 프레임이 내부에 위치한 금 구조물을 포함하는 바이오 센서에 관한 것이다.
바이오 센서의 경우에는 금 입자의 표면 플라즈몬 공명현상을 이용하여 분자의 검출, 확인 및 분석이 가능하다. 이러한 표면 플라즈몬 공명 현상의 신뢰성을 위해서는 이용되는 금 나노 입자의 응집을 방지하는 것이 매우 중요하다.
금 나노 입자의 경우 응집이 발생될 경우 바이오 센싱을 할 때 분석 결과에 영향을 미치기 때문에 안정적인 측정을 제공하지 못하는 문제점이 있기 때문이다. 따라서, 이러한 금 나노 입자의 표면 응집 현상을 방지하는 것이 매우 중요하며, 이를 위해 여러가지 방법의 금 나노 입자의 합성이 이루어지고 있다.
일반적으로 폴리스티렌 등의 폴리머 입자를 주형으로 활용하여 스퍼터를 이용한 리소그래피가 주로 이용되고 있다. 그러나, 이러한 방법은 2차원적인 기판의 한정된 표면에만 합성할 수 있다는 단점이 있으며 기판과 분리하는 데 어려움이 있다.
이외에도 은 판상 나노입자에서 금 이온과의 갈바니 치환반응을 이용하여 합성하는 방법이 있으나, 이 방법으로 합성된 나노입자의 경우 두께를 조절하는 데 한계가 있으며, 경우에 따라 응집되어 구조적 불안정성을 보이기도 한다.
한국 등록특허 제 10-1378117호 (2014. 03. 19) 한국 등록특허 제 10-1399391호 (2014. 05. 20)
본 발명은 종래기술에서 언급한 응집 현상이 발생되는 금 나노 입자의 응집을 방지하기 위한 제조 방법을 제공하고, 이에 의해 제작된 금 나노 입자 구조물을 포함한 바이오 센서를 제공하고자 한다.
또한, 내부에 백금 프레임을 가지고 외부에 금 나노 입자가 입혀진 2차원 또는 3차원 형상의 구조물을 제공하고, 2차원 형상인 경우 고리 형상의 구조 또는 3차원 형상인 경우 내부에 빈 공간을 갖는 프레임 구조에 의해 표면적을 넓힘으로써 외부 및 안쪽 내부에서도 효과적으로 빛과 상호 작용하여 나노 고리의 전자기장과의 상호 작용을 통해 바이오 센싱에 더욱 효율적으로 활용됨을 기대하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 백금 프레임이 내부에 위치한 금 구조물 합성 방법은, 백금이 둘레에 성장된 금 구조체를 준비하는 단계; 상기 백금이 둘레에 성장된 금 구조체를 수용액 상에서 에칭하여 내부의 금이 모두 에칭되어 백금 프레임만 남는 단계; 및 환원제를 수용액에 넣어주어 상기 백금 프레임의 표면에 금 입자가 환원되어 재성장되는 단계를 포함한다.
이 경우 금 3가 이온을 제공하는 용액에 의해 상기 금 구조체를 수용액 상에서 에칭한다. 금 3가 이온을 제공하는 용액은 HAuCl4·nH2O 또는 HAuCl4 용액이다.
또한, 상기 금 3가 이온을 제공하는 용액은 상기 백금 프레임의 표면에 금 입자가 환원되어 재성장되는 단계에서 금 전구체로 이용된다.
상기 금 구조체는 3차원 형태를 가지며, 상기 백금이 둘레에 성장된 금 구조체는 상기 금 구조체의 둘레, 모서리 및 꼭지점을 따라서 백금이 성장된다.
본 발명의 추가적인 실시예에 따른 백금 프레임이 내부에 위치한 금 구조물 합성 방법은, 금 구조체를 준비하는 단계; 상기 금 구조체의 둘레, 모서리 및 꼭지점을 따라 백금을 성장시키는 단계; 상기 백금이 둘레에 성장된 금 구조체를 수용액 상에서 에칭하여 내부의 금이 모두 에칭되어 백금 프레임만 남는 단계; 및 환원제를 수용액에 넣어주어 상기 백금 프레임의 표면에 금 입자가 환원되어 재성장되는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 바이오 센서는, 3차원 형태의 백금 프레임; 및 상기 백금 프레임의 표면을 덮고 있는 금 입자를 포함한다.
상기 백금 프레임은, 백금이 둘레에 성장된 금 구조체를 수용액 상에서 에칭하여 내부의 금이 모두 에칭시켜 형성된다. 상기 에칭은 금 3가 이온을 제공하는 용액에 의해 이루어진다. 상기 금 3가 이온을 제공하는 용액은 HAuCl4·nH2O 또는 HAuCl4 용액이 이용된다.
본 발명의 백금 프레임이 내부에 위치한 금 구조물 합성 방법에 따르면, 그 내부에 백금 프레임이 포함되어 있어 금 나노 입자의 응집 현상을 방지할 수 있어 바이오 센서에 이용시 장기간 이용이 가능하고, 바이오 센싱시 여러 용액 또는 공기 중에 노출이 되더라도 분석 결과에 영향을 미치지 아니하므로 신뢰성 있는 센싱을 가능하게 한다.
또한, 본 발명의 백금 프레임이 내부에 위치한 금 구조물 합성 방법에 따르면, 에칭제(식각제)가 또한 금속 전구체로도 이용되므로 별도의 중간 세척 과정 없이 환원제를 추가로 넣어줌으로써 금 나노 입자의 에칭 및 재성장 프로세스를 쉽게 전환할 수 있다.
본 발명에 따르면, 2차원 또는 3차원 형상의 내부에 백금 프레임을 갖는 금 구조물을 제공함으로써 표면적이 넓어짐에 의해 구조물의 외부 및 내부에서도 효과적으로 빛과 상호 작용하여 나노 고리의 전자기장과의 상호 작용을 통해 바이오 센싱에 더욱 효율적으로 활용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 백금 프레임이 내부에 위치한 금 구조물의 합성 방법의 순서도를 도시한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 백금 프레임이 내부에 위치한 금 구조물의 합성 방법의 모식도를 도시한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 제작된 백금 프레임이 내부에 위치한 금 구조물의 단계별 사진이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 제작된 백금 프레임이 내부에 위치한 금 구조물에 대한 UV-vis 흡수 스펙트럼 결과를 나타낸다.
도 5는 에칭 용액의 양을 증가시켜 Au3+ 이온을 증가시킴에 따라 금 구조물의 두께를 제어한 모습이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 제작된 백금 프레임이 내부에 위치한 3차원 형태의 금 구조물의 단계별 사진을 도시한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 백금 프레임이 내부에 위치한 금 구조물에 의한 화학적 센싱의 민감도를 보여주는 데이터이다.
도 8은 본 발명의 추가적인 실시예에 따른 백금 프레임이 내부에 위치한 금 구조물의 합성 방법의 순서도를 도시한다.
다양한 실시예들이 이제 도면을 참조하여 설명되며, 전체 도면에서 걸쳐 유사한 도면번호는 유사한 엘리먼트를 나타내기 위해서 사용된다. 설명을 위해 본 명세서에서, 다양한 설명들이 본 발명의 이해를 제공하기 위해서 제시된다. 그러나 이러한 실시예들은 이러한 특정 설명 없이도 실행될 수 있음이 명백하다. 다른 예들에서, 공지된 구조 및 장치들은 실시예들의 설명을 용이하게 하기 위해서 블록 다이아그램 형태로 제시된다.
하기 설명은 본 발명의 실시예에 대한 기본적인 이해를 제공하기 위해서 하나 이상의 실시예들의 간략화된 설명을 제공한다. 본 섹션은 모든 가능한 실시예들에 대한 포괄적인 개요는 아니며, 모든 엘리먼트들 중 핵심 엘리먼트를 식별하거나, 모든 실시예의 범위를 커버하고자 할 의도도 아니다. 그 유일한 목적은 후에 제시되는 상세한 설명에 대한 도입부로서 간략화된 형태로 하나 이상의 실시예들의 개념을 제공하기 위함이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 백금 프레임이 내부에 위치한 금 구조물의 합성 방법의 순서도를 도시하고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 백금 프레임이 내부에 위치한 금 구조물의 합성 방법의 모식도를 도시한다.
도 1에 따르면, 본 발명의 일 실시예에 따른 백금 프레임이 내부에 위치한 금 구조물의 합성 방법은, 백금이 둘레에 성장된 금 구조체를 준비하는 단계(S 110); 백금이 둘레에 성장된 금 구조체를 수용액 상에서 에칭하여 내부의 금이 모두 에칭되어 백금 프레임만 남는 단계(S 120); 및 환원제를 수용액에 넣어주어 백금 프레임의 표면에 금 입자가 환원되어 재성장되는 단계(S 130)를 포함한다.
S 110 단계에서는 백금이 둘레에 성장된 금 구조체를 준비한다. 이 단계는 본 발명의 발명자가 2014년 6월에 공개한 논문 "Site-specific growth of a Pt Shell on Au nanoplates: tailoring their surface plasmonic behavior"(Nanoscale, 2014, 6. 7339)에서 공개되어 있으며, 해당 논문은 본 출원의 신규성 상실의 예외 주장 자료로 주장되었다. S 110 단계에서 백금이 둘레에 성장된 금 구조체를 준비하는 단계는 해당 논문의 개시 내용에 따라 준비할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 백금 프레임이 내부에 위치한 금 구조물의 합성 방법의 모식도를 도시하고 있으며, 도 2에서 디스크 형태의 Au 나노디스크를 준비하고 그 둘레를 따라 Pt를 성장시켜 Au 나노 디스크에 Pt 쉘이 성장된 나노 디스크를 일 실시예로 보여주고 있다. S 110 단계는 도 2에서 Au 나노 디스크에 Pt 쉘이 성장된 나노 디스크를 준비하는 단계이다.
S 120 단계에서는 백금이 둘레에 성장된 금 구조체를 수용액 상에서 에칭하여 내부의 금이 모두 에칭되어 백금 프레임만 남게 된다. 이는 도 2에서 Etching 과정의 모습으로써 도 2의 모식도에서 보는 것처럼 Au 나노 디크스에서 가운데의 Au가 모두 에칭이 되어 Pt 나노프레임만 남은 모습을 확인할 수 있다.
금을 에칭하기 위해서는 에칭 용액이 필요한데, 이 경우 금 3가 이온(Au3+)을 제공할 수 있는 에칭 용액이 필요하다. 이러한 금 3가 이온은 산화력이 매우 강하고, 따라서 백금이 둘레에 성장된 금 구조체에서 중앙의 금 성분을 에칭시킬 수 있다.
금 3가 이온을 제공하는 용액은 HAuCl4·nH2O 또는 HAuCl4 용액이 이용된다. HAuCl4·nH2O는 금 3가 이온을 제공하는 AuCl3의 용액 상태의 존재 형태이다.
한편, 이러한 금 3가 이온을 제공하는 에칭 용액은 본 발명의 방법에 따르면, S 130 단계에서 금 입자가 환원되어 재성장되는 단계에서 금 전구체로도 이용되는 것이 특징이다.
S 130 단계에서는 환원제를 수용액에 넣어주어 백금 프레임의 표면에 금 입자가 환원되어 재성장된다. 이는 도 2에서 Regrowth 단계의 모습으로 백금 프레임의 표면에 금 입자들이 환원되어 재성장되는 모습을 볼 수 있다.
이 경우 이온 상태의 금 이온을 환원시키기 위해 환원제가 이용되며, 도 2에서 도시된 실시예에서는 환원제로 아스코르브산 수용액(ascrobic acid)을 이용하였다.
본 발명의 일 실시예에 따른 백금 프레임이 내부에 위치한 금 구조물 합성 방법에 따르면, 도 2에서 보는 것처럼 최종적인 구조물로서 백금 프레임이 내부에 있고 백금 프레임의 표면을 금 나노 입자가 덮고 있는 구조물이 얻어진다.
도 2에서는 예시적으로 고리 형태의 모습을 도시하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 고리와 같이 내부가 비어 있는 다각형, 원형이 가능하고, 또한 3차원 형태도 가능하며 이에 대해서는 도 5 및 6에서도 확인할 수 있다.
백금이 둘레에 성장된 금 구조체는 금 구조체의 둘레, 모서리 및 꼭지점을 따라서 백금이 성장되어 있다. 도 5 및 6을 참고하면, S 110 단계에서 백금이 둘레에 성장된 금 구조체를 준비하는 단계에서 백금은 금 구조체의 둘레, 모서리 및 꼭지점을 따라서 성장된다.
따라서 S 120 단계에서 금을 에칭하면 백금의 프레임만 남고, 이후 다시 S 130 단계에서 금을 재성장 시키면 본 발명의 구조물이 얻지게 되는 것이다.
도 6을 참고로 하여 다시 설명하면, A 단계에서는 금 구조체가 준비되고, B 단계에서 금 구조체의 꼭지점 및 모서리를 따라서 백금이 성장되어 백금이 둘레에 성장된 금 구조체가 준비된다. 이후 에칭에 의해 C 단계에서 처럼 백금 프레임만 남게 되고, 재성장 단계에 의해 D 단계에서 백금 프레임의 표면에 금 나노 입자가 재성장되어 최종적인 구조물이 얻어지는 것이다. 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 제작된 백금 프레임이 내부에 위치한 3차원 형태의 금 구조물의 단계별 사진을 도시한다.
본 발명의 추가적인 실시예에 따르면, 백금 프레임이 내부에 위치한 금 구조물 합성 방법은, 금 플레이트를 준비하는 단계; 상기 금 플레이트의 둘레, 모서리 및 꼭지점을 따라 백금을 성장시키는 단계; 상기 백금이 둘레에 성장된 금 구조체를 수용액 상에서 에칭하여 내부의 금이 모두 에칭되어 백금 프레임만 남는 단계; 환원제를 수용액에 넣어주어 상기 백금 프레임의 표면에 금 입자가 환원되어 재성장되는 단계를 포함한다.
이는 도 8에서 그 순서도가 도시되어 있으며, 도 8에서 보는 것처럼 각 단계는 S 710 내지 S 740 단계에 해당된다. 도 8의 내용에서 S 720 단계에서 중요한 포인트는 금 플레이트 표면에 은 1가 이온과 환원제를 이용해 얇게 은을 쌓는 과정이 매우 중요하다. 왜냐하면 이 과정을 거쳐야만 S 720 단계에서 백금이 금 플레이트의 둘레/모서리/꼭지점을 따라서 성장하기 때문이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 백금 프레임이 내부에 위치한 금 구조물은 바이오 센서용 재료로 이용될 수 있다. 바이오 센서는 본 발명의 일 실시예에 따른 백금 프레임이 내부에 위치한 금 구조물을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 바이오 센서는, 원형, 다각형 또는 3차원 형태 중 어느 하나 이상의 형상을 갖는 백금 프레임; 및 백금 프레임의 표면을 덮고 있는 금 입자를 포함한다. 이는 도 2에서 볼 수 있는 것처럼 내부에 위치한 Pt 프레임과 이러한 프레임을 금 입자가 덮고 있음을 확인할 수 있다. 이러한 구조는 도 3-6과 함께 이하의 실시예에서 더욱 자세히 설명된다.
Pt 프레임은 위에서 이미 설명한 것처럼 백금이 둘레에 성장된 금 구조체를 수용액 상에서 에칭하는 과정을 통해 내부의 금을 모두 에칭시킴으로써 얻어지며, 이러한 에칭인 금 3가 이온을 제공하는 용액에 의해 수행된다. 금 3가 이온을 제공하는 용액은 HAuCl4·nH2O 또는 HAuCl4 용액이 이용된다.
본 발명에서는 백금 프레임이 내부에 위치한 금 구조물을 제공하고 있으며, 이러한 구조물은 도 2-6에서 보는 것처럼 구조물의 내부(구조물 자체의 내부가 아닌 구조물이 이루는 형태의 내부 공간을 의미)에 빈 공간을 가짐으로써 구조물의 표면적이 증가된다. 이러한 구조에 의해 외부 뿐만 아니라 내부까지 효과적으로 빛과 상호 작용이 가능하고 따라서 바이오 센서로 이용시 깨끗한 신호를 얻을 수 있다.
더욱이, 내부에 백금 프레임이 존재하기 때문에 종래 기술에서 언급한 것과 같은 금 나노 입자가 응집되는 현상을 억제할 수 있으며, 따라서 금 나노 입자의 형태가 유지 되므로 신뢰도 있는 바이오 센서의 측정로의 가능하게 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 백금 프레임이 내부에 위치한 금 구조물이 화학적/바이오 센서로 이용됨을 설명하면 다음과 같다. 백금 프레임이 내부에 위치한 금 구조물은 화학물질에 대한 센싱이 가능하기 때문에 바이오 센서로 이용될 수 있는 것이다. 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 백금 프레임이 내부에 위치한 금 구조물에 의한 화학적 센싱의 민감도를 보여주는 데이터이다. 도 7을 살펴보면, A의 경우 용매의 굴절률(1.33-1.48)을 변화시킴에 따라 금 나노링 구조의 흡수 스펙트럼의 장파장으로의 이동을 보이고 있다. B의 경우 앞선 스펙트럼에서 굴절률에 대한 피크 위치의 변화를 다시 도시한 것으로 본 나노입자의 화학적 센싱이 민감하게 이루어지고 있음을 잘 나타내고 있다.
이하에서는 구체적인 실시예와 함께 본 발명의 내용을 추가적으로 설명하도록 하겠다.
* 실시예
실험은 모든 과정이 수용액상 반응을 통해 만들어 졌으며 자외선-가시광선 분광법을 활용하여 반응정도를 판별하였다.
본 발명의 발명자가 2014년 6월에 공개한 논문 "Site-specific growth of a Pt Shell on Au nanoplates: tailoring their surface plasmonic behavior"(Nanoscale, 2014, 6. 7339)을 토대로 합성하여 디스크 형태의 Au 나노 디스크에 그 둘레를 따라 Pt를 성장시켜 증류수 5ml에 분산된 Au 나노 디스크에 Pt 쉘이 성장된 나노 디스크를 준비하였다.
이후 금속 나노입자 안정제로 0.05M cetyltrimethylammonium bromide(CTAB) 수용액 2ml에 에칭 및 금 전구체로 2 mM HAuCl4 수용액 100μl를 첨가하였고, 이 수용액에 위에서 준비된 증류수 5ml에 분산된 Au 나노디스크에 Pt 쉘이 성장된 나노 디스크를 300μl 첨가한 후 50℃의 온도에서 30분간 에칭을 하였다.
에칭이 종료된 이후 상기 반응 용액의 온도가 상온으로 떨어진 이후 5.3 mM 아스코르브산 250μl를 첨가하여 재성장 과정을 거쳤으며, 약 4시간 이후 재성장 과정이 종결되었다.
이용된 시약 정보는 다음과 같다.
Hydrogen tetrachloroaurate(III) hydrate (HAuCl4·nH2O, 99%, Kojima), L-ascorbic acid (C6H8O6, 99.5%, Sigma Aldrich), cetyl trimethyl ammonium bromide (CTAB, C19H42BrN, 95%, Fluka), 증류수 (18.2 ㏁, Milli-Q)
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 제작된 백금 프레임이 내부에 위치한 금 구조물의 단계별 사진이다. 도 3에서 보는 것처럼 A 단계에서 Au 나노 디스크에 Pt 쉘이 성장된 나노 디스크를 준비하였고, B 단계에서는 금을 에칭하였으며, C 단계에서 재성장을 시켜 최종 구조물을 얻었다. C 단계의 사진에서 보는 것처럼, 고리 형태의 구조물이 얻어졌으며, E 사진에서 보는 것처럼 전체적으로 균일하게 이러한 구조물이 얻어짐을 알 수 있다. F는 구조물의 확대 사진이며, G에서 보는 것처럼 백금 프레임에 금 입자들이 그 표면을 덮고 있음을 확인할 수 있었다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 제작된 백금 프레임이 내부에 위치한 금 구조물에 대한 UV-vis 흡수 스펙트럼 결과를 나타낸다. A는 에칭 과정에서의 UV-vis 흡수 스펙트럼 모습으로써 금이 에칭됨에 의해 금에 대한 피크가 사라졌음을 확인할 수 있었다. B는 재성장 과정의 UV-vis 흡수 스펙트럼 모습으로써 재성장에 의해 금 나노 입자가 백금 프레임 표면에 재성장되므로 금에 대한 피크가 나타남을 확인할 수 있었다.
본 발명에 따른 실험 방법은 수용액상 반응을 통해 합성되므로 에칭 수용액(HAuCl4 수용액)의 첨가량을 조절하여 수월하게 금 구조물의 두께를 조절 할 수 있는 장점이 있다. 도 5는 에칭 용액의 양을 증가시켜 Au3+ 이온을 증가시킴에 따라 금 구조물의 두께를 제어한 모습이다. 도 5의 경우 위의 실시예에서 설명한 고리 형태의 실시예의 구조물을 만든 것이다. 도 5의 경우 a는 원형, b는 삼각형, c는 다각형의 모습으로 제작한 것이다. 좌측에서 우측으로 갈수록 에칭 용액의 양을 증가시킨 것이고, 이에 의해 최종적인 금 구조물의 두께가 증가함을 확인할 수 있었다. 왜냐하면 본 발명에서는 에칭 용액이 또한 금속 전구체로도 이용되기 때문이다.
이와 같이 본 발명의 방법에 따르면 금 구조물의 두께의 조절이 에칭 용액의 양의 조절을 통해 매우 용이하게 제어할 수 있었으며, 이러한 두께 조절을 통해 광학 스펙트럼의 피크 위치 역시 조절할 수 있었다. 또한, 금으로 표면이 이루어져 있어 금과 부착이 잘 되는 것으로 알려진 싸이올을 활용하면 바이오물질을 부착하는 등의 표면개질이 가능하다.
본 발명의 일 실시예에 따른 합성 구조물은 표면이 금으로 이루어져 광학적 활성을 갖는 동시에 내부에 백금 골격을 가지고 있어 구조적 안정성을 가진다. 이러한 구조는 광학적 활성으로 인해 표면 플라즈몬 공명현상을 관찰할 수 있었으며, 특히 비등방성으로 인한 면외 모드와 면내 모드를 뚜렷이 관찰하는 것이 가능하였다. 일반적으로 비등방성 나노입자의 경우 부피 대비 표면적이 커서 전자기장과 보다 효율적으로 상호작용할 수 있는 것이 특징이다. 또한 내부공간이 열려 있어 나노링의 안쪽 표면에서도 화학적인 개질이 가능하고 더불어 내부공간에서 전자기장 상호작용이 가능하여 효율적으로 입자의 표면을 활용할 수 있다. 이러한 장점을 활용하여 표면개질을 통해 바이오물질을 부착하여 바이오센싱 재료로서 응용이 가능하다.
제시된 실시예들에 대한 설명은 임의의 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 이용하거나 또는 실시할 수 있도록 제공된다. 이러한 실시예들에 대한 다양한 변형들은 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이며, 여기에 정의된 일반적인 원리들은 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 다른 실시예들에 적용될 수 있다. 그리하여, 본 발명은 여기에 제시된 실시예들로 한정되는 것이 아니라, 여기에 제시된 원리들 및 신규한 특징들과 일관되는 최광의의 범위에서 해석되어야 할 것이다.

Claims (11)

  1. 백금이 둘레에 성장된 금 구조체를 준비하는 단계;
    상기 백금이 둘레에 성장된 금 구조체를 수용액 상에서 에칭하여 내부의 금이 모두 에칭되어 백금 프레임만 남는 단계; 및
    환원제를 수용액에 넣어주어 상기 백금 프레임의 표면에 금 입자가 환원되어 재성장되는 단계를 포함하는,
    백금 프레임이 내부에 위치한 금 구조물 합성 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    금 3가 이온을 제공하는 용액에 의해 상기 금 구조체를 수용액 상에서 에칭하는 것을 특징으로 하는,
    백금 프레임이 내부에 위치한 금 구조물 합성 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 금 3가 이온을 제공하는 용액은 HAuCl4·nH2O 또는 HAuCl4 용액인 것을 특징으로 하는,
    백금 프레임이 내부에 위치한 금 구조물 합성 방법.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 금 3가 이온을 제공하는 용액은,
    상기 백금 프레임의 표면에 금 입자가 환원되어 재성장되는 단계에서 금 전구체로 이용되는 것을 특징으로 하는,
    백금 프레임이 내부에 위치한 금 구조물 합성 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 금 구조체는 3차원 형태인 것을 특징으로 하는,
    백금 프레임이 내부에 위치한 금 구조물 합성 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 백금이 둘레에 성장된 금 구조체는, 상기 금 구조체의 둘레, 모서리 및 꼭지점을 따라서 백금이 성장되어 있는 것을 특징으로 하는,
    백금 프레임이 내부에 위치한 금 구조물 합성 방법.
  7. 금 구조체를 준비하는 단계;
    상기 금 구조체의 둘레, 모서리 및 꼭지점을 따라 백금을 성장시키는 단계;
    상기 백금이 둘레에 성장된 금 구조체를 수용액 상에서 에칭하여 내부의 금이 모두 에칭되어 백금 프레임만 남는 단계; 및
    환원제를 수용액에 넣어주어 상기 백금 프레임의 표면에 금 입자가 환원되어 재성장되는 단계를 포함하는,
    백금 프레임이 내부에 위치한 금 구조물 합성 방법.
  8. 3차원 형태의 백금 프레임; 및
    상기 백금 프레임의 표면을 덮고 있는 금 입자를 포함하는, 바이오 센서.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 백금 프레임은, 백금이 둘레에 성장된 금 구조체를 수용액 상에서 에칭하여 내부의 금이 모두 에칭시켜 형성되는 것을 특징으로 하는, 바이오 센서.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 에칭은 금 3가 이온을 제공하는 용액에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는, 바이오 센서.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 금 3가 이온을 제공하는 용액은 HAuCl4·nH2O 또는 HAuCl4 용액인 것을 특징으로 하는, 바이오 센서.
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