KR101863434B1 - 플라즈몬 및 촉매적 성능을 갖는 코어-쉘 나노 입자 클러스터 및 이의 제조방법 - Google Patents

플라즈몬 및 촉매적 성능을 갖는 코어-쉘 나노 입자 클러스터 및 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

제 1 금속 전구체 용액과 주형금속 나노입자 클러스터를 갈바닉 교환반응시켜 상기 주형금속을 제 1 금속으로 교환하여 상기 제 1 금속 나노입자 클러스터를 제조하는 단계; 상기 제 1 금속 나노입자 클러스터에 제 2 금속 전구체 용액을 접촉시킨 후, 상기 제 2 금속 전구체 용액을 환원시켜 상기 제 1 금속을 코어로, 제 2 금속을 쉘로 하는 코어-쉘 나노입자 클러스터를 제조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 코어-쉘 나노입자 클러스터 제조방법이 제공된다.

Description

플라즈몬 및 촉매적 성능을 갖는 코어-쉘 나노 입자 클러스터 및 이의 제조방법{Colloidal Core-Shell Nanoparticle Clusters with Integrated Plasmonic and Catalytic Functions And Method there of}
본 발명은 플라즈몬 및 촉매적 성능을 갖는 코어-쉘 나노 입자 클러스터 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 보다 자세하게는 플라즈몬 및 촉매적 성능을 모두 갖는 플라즈몬 및 촉매적 성능을 갖는 코어-쉘 나노 입자 클러스터 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
나노기술 발전에 기초를 담당하고 있는 나노소재 중에서도 코어와 쉘의 조성, 형태, 구조 등을 선택적으로 조절함으로써 원하는 특성을 갖도록 한 코어-쉘 구조를 갖는 나노입자는, 자성에 의한 분리, 반도체 물질의 사용에 따른 형광 발광, 천연 고분자 물질의 사용에 따른 생체 적합성, 세라믹 물질의 사용에 따른 넓은 비표면적 등의 특성들 중 둘 이상의 특성을 모두 갖는 복합기능의 나노입자를 제공할 수 있다는 장점이 있다.
그 중 코어와 쉘에 모두 금속을 사용한 코어-쉘 구조 나노입자로는 주로 귀금속이나 전이금속을 사용한 귀금속-귀금속, 귀금속-전이금속, 전이금속-귀금속의 코어-쉘 나노입자와 함께, 쉘에 사용된 금속이 산화물이나 수산화물 형태를 갖는 코어-쉘 구조 나노입자들이 알려져 있다. 금속 나노입자들은 그 크기를 나노미터 수준으로 제조하는 경우에는 우수한 전기적, 광학적, 촉매적 특성을 갖게 할 수 있다는 것이 밝혀졌다.
특히, Pd나 Pt와 같은 귀금속은 그 크기가 나노미터 수준에 이르면 촉매 특성을 나타낸다는 것이 밝혀졌고, Au와 같은 경우에는 입자의 크기에 따라서 광학적인 특성이 달라진다. 이러한 플라즈모닉 성질을 띄는 Au 코어와 촉매적으로 활성화된 Pd 쉘 또는 Pt 쉘로 구성된 코어-쉘 나노구조는 불균일 촉매와 플라즈모닉 분야에 혁신을 가져오고 있다.
그러나 Pd 및 Pt의 광 주파수가 Au의 광 주파수보다 크게 낮은 전도성을 가지기 때문에, Pd 쉘 또는 Pt 쉘은 Au 코어의 쌍극자 플라즈몬 진동을 감쇠시킬 수 있다. 이와 같이, 본래의 촉매 기능을 확보하기 위해 촉매적으로 활성화된 Pd 쉘 또는 Pt 쉘 두께의 증가는 Au 코어의 플라즈몬 성능을 감소시킨다는 문제가 있다.
따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 플라즈모닉 물질과 촉매 물질 사이에서 잘 설계된 플라즈몬 및 촉매적 성능을 갖는 콜로이드 코어-쉘 나노 입자 클러스터 및 이의 제조방법을 제공하는 것이다.
상기 과제 해결수단에 따른 본 발명의 코어-쉘 나노입자 클러스터는 현저하게 향상된 SPR(surface plasmon resonance) 성질 및 SERS(surface-enhanced Raman scattering) 활성을 보인다. 또한, FDTD(finite-difference time domain) simulations을 기반으로, Au@M 나노입자 클러스터의 강화된 플라즈모닉 성질은 Au@M 나노입자 클러스터 내의 1nm 이하의 입자간 간격의 고밀도화에 기여할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 코어-쉘 나노 입자 클러스터 제조방법의 단계도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 코어-쉘 나노입자 클러스터의 제조방법을 나타낸 개략도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 코어-쉘 나노입자 클러스터의 투과전자현미경(TEM) 이미지, HAADF-STEM 이미지 및 EDS elemental mapping 이미지이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 코어-쉘 나노입자 클러스터의 SERS 스펙트럼 및 FDTD-simulated |E| 분포도 이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 Time-dependent SERS 스펙트럼이다.
도 6은 상술한 방법과 동일하게 Ag(전구체 용액 AgNO3)을 쉘로 사용한 Au@Ag 나노입자 클러스터의 고배율 TEM 이미지이다.
도 7은 Au 나노입자 클러스터 제조 후 상술한 바와 같이 동일 방식으로 Au를 쉘로 성장시킨 Au 나노입자 클러스터 TEM 사진이고, 도 8은 UV-vis 스펙트럼이다.
본 발명은 플라즈몬 및 촉매적 성능을 갖는 콜로이드 코어-쉘 나노 입자 클러스터 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 코어-쉘 나노 입자 클러스터 제조방법의 단계도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 코어-쉘 나노입자 클러스터의 제조방법을 나타낸 개략도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 방법은, 제 1 금속 전구체 용액과 주형금속 나노입자 클러스터를 갈바닉 교환반응시켜 상기 주형금속을 제 1 금속으로 교환하여 상기 제 1 금속 나노입자 클러스터를 제조하는 단계; 및 상기 제 1 금속 나노입자 클러스터에 제 2 금속 전구체 용액을 접촉시킨 후, 상기 제 2 금속 전구체 용액을 환원시켜 상기 제 1 금속을 코어로, 제 2 금속을 쉘로 하는 코어-쉘 나노입자 클러스터를 제조하는 단계를 포함한다. 즉, 본 발명은 갈라닉 교환반응을 통하여 모포롤지의 변화 없이 원하는 코어 금속(제 1 금속) 나노입자 클러스터를 상기 주형금속 나노입자 클러스터로부터 제조한다.
본 발명의 일 실시예에서 상기 제 1 금속은 Au, 상기 주형금속은 Ag이었다.
상기 제조된 코어 금속 나노입자 클러스터에 제 2 금속 전구체 용액으로부터 제 2 금속으로 이루어진 쉘을 형성시키는데, 본 발명의 일 실시예에서 상기 제 2 금속은 Pt 또는 Pd이었다.
본 명세서에서 Au@M은 Au를 코어로, 금속을 쉘로 하는 나노입자를 의미한다. 본 발명은 수 십개의 독립된 Au 나노입자로 이루어진 클러스터를, Ag 나노구조체로부터 Au 전구체를 갈바닉 교환 반응시킴으로써 제조하였으며, 이때 Au 나노입자 클러스터의 모폴로지는 Ag 나노구조체와 유사하다는 장점이 있다.
특히 본 발명의 일 실시예에서 쉘 금속(제 2 금속) 전구체로 Pd 전구체 및 Pt 전구체를 사용하는데, 이 경우, 상기 제 2 금속은 수 내지 수십 나노미터 수준으로 촉매 특성을 나타낸다. 따라서, 본 발명에 따라 제조된 코어-쉘 나노입자 클러스터는 제 1 금속 나노입자가 수 내지 수십 나노미터 수준일 때 가지는 광학 특성과 함께 제 2 금속(쉘)이 가지는 촉매 특성을 모두 가지며, 아울러 주형금속 나노입자 클러스터에 의한 모포롤지를 그대로 갖는다.
더 나아가, 본 발명은 나노입자 수 십개로 이루어진 클러스터 형태로 코어-쉘 나노입자를 형성시킴으로써 플라즈몬 특성과 촉매 특성을 모두 유지한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명이 이러한 실시예와 도면에 제한되는 것은 아니다.
(실시예 1) Au@M 나노입자 클러스터(NPC)의 구조적 특성
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 코어-쉘 나노입자 클러스터의 투과전자현미경(TEM) 이미지, HAADF-STEM 이미지, EDS elemental mapping 이미지이다.
상술한 바와 같이 본 명세서에서 Au@M은 Au를 코어로, M으로 표시되는 금속이 쉘인 나노입자를 나타낸다.
도 3의 a) 및 c)는 각각 Au@Pd 나노입자 클러스터 및 Au@Pt 나노입자 클러스터의 TEM 이미지이며, 각각 삽입된 스케일 바는 10nm를 나타낸다. b) 및 d)는 각각 Au@Pd 나노입자 클러스터 및 Au@Pt 나노입자 클러스터의 HAADF-STEM 이미지와 EDS elemantal mapping 이미지이며, 스케일 바는 20nm를 나타낸다.
Au@M 나노입자 클러스터를 합성하기 위하여, 제 2 금속인 Pd 또는 Pt 전구체 용액에 제 1 금속인 Au인 Au 나노입자 클러스터와 접촉시켜 18 시간동안 85℃에서, 환원제로 NH2OH·HCl을 사용, 상기 제 2 금속을 환원시켰다. 본 발명의 일 실시예에서 상기 제 2 금속 전구체 용액은 폴리비닐피롤리돈(PVP)와 같은 고분자 계열 계면활성제를 사용하였는데, 상기 계면활성제는 제 1 금속 나노입자 클러스터의 응집을 방지할 뿐만 아니라, 하기 설명되는 열처리에 의하여 팽창하여 클러스터의 크기를 증가시킬 뿐만 아니라 입자간 간격도 증가시키는 역할을 수행한다.
본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 Au 나노입자 클러스터는 시드(Seed)로서 평균 클러스터 입자 크기가 각각 108.8 ㅁ 15nm 및 22 ㅁ 4nm이었다. 이후, 쉘에 해당하는 제 2 금속 전구체 용액을 넣어 Au@M 클러스터를 합성하였다.
본 발명에서는 TEM 이미지, HAADF-STEM 이미지, EDS elemental mapping 이미지로 Au@M 나노입자 클러스터가 형성된 것을 확인할 수 있었다. 또한, 도 3의 a) 및 c)를 통해 Au@Pd 나노입자 클러스터 및 나노입자의 평균크기는 각각 159 ㅁ 12nm, 30 ㅁ 3nm였으며, Au@Pt 나노입자 클러스터 및 나노입자의 평균크기는 각각 133 ㅁ 28nm, 25 ㅁ 3nm임을 확인하였다.
특히, 각각 4nm와 2nm로 균일한 Pd 쉘 및 Pt 쉘은 Au@M 나노입자 클러스터의 입자간 거리를 평균 0.64nm로 1nm 이하 크기로 유지하게 하였다.
반면에 열처리 또는 환원제 없이 작업을 진행했을 때, 제대로 된 Au@M 나노입자 클러스터는 형성되지 않았다. 이를 통해 가열과 환원제의 상호 작용이 Au@M 나노입자 클러스터 형성에 중요하다는 것을 알 수 있었다.
본 발명에서 상기 가열방식에 의한 열처리는 70~100℃가 적당한데, 만약 상기 범위보다 낮은 경우 충분한 계면활성제의 열팽창이 어렵고, 상기 범위보다 높으면 나노입자가 서로 달라붙게 되고, 높은 열에 의한 변형이 발생할 수 있다.
제조된 Au@M 나노입자 클러스터는 물, 에탄올, 테트라하이드라퓨란, 아세토니트릴 등 다양한 용매에서 장시간 동안에도 안정적이었으며, Au@M 나노입자 클러스터의 구조는 초음파 처리에도 유지되었다. 나노입자간 반데르발스 상호 작용과 잔여 안정제의 상호작용이 Au@M 나노입자 클러스터의 구조적 무결성을 부여할 수 있었다.
(실시예 2) Au@M 나노입자 클러스터의 SPR(표면 플라즈모 공명) 특성
Au@M 나노입자 클러스터의 UV-vis extinction spectra는 Au 나노입자 클러스터의 SPR 특성 및 Au@M 나노입자와 비교하여 고유의 SPR 특성을 보였다. Au 나노입자 클러스터와 동일한 쉘 두께를 지닌 Au@M 나노입자는 나노입자 클러스터 내의 입자들과 유사한 크기인(21nm) Au 나노입자를 사용하여 제조되었다. Au@Pd 나노입자 클러스터 및 Au@Pt 나노입자 클러스터의 SPR 피크는 각각 514nm, 572nm에서 나타났으며, 이는 Au 코어의 SPR에 기인할 수 있음을 보여주었다. Pd 및 Pt 쉘의 존재로, Au@M 나노입자 클러스터의 SPR 피크가 Au 나노입자 클러스터의 SPR 피크에 비해 감쇠하였다. Au@Pd 나노입자 클러스터의 peak와 Au@Pt의 나노입자 클러스터의 peak의 위치차이는 Pd 쉘 및 PT 쉘의 유전적 특성 및 두께의 차이에 의해 발생했으며, Au@M 나노입자 클러스터 내의 Au 코어의 SPR은 Au@M 나노입자의 SPR에 비해 향상되었다.
(실시예 3) Au@M 나노입자 클러스터의 플라즈몬 성능
도 4의 a)는 Au@Pd 나노입자 클러스터, Au@Pd 나노입자, Au 나노입자에서 얻은 4-NBT(4-nitrobenzenethiol)의 SERS 스펙트럼이며, d)는 Au@Pt 나노입자 클러스터, Au@Pt 나노입자, Au 나노입자에서 얻은 4-NBT의 SERS 스펙트럼을 표시하며, b), c), d) 및 e)는 각각 Au@Pd 나노입자 클러스터, Au@Pd 나노입자, Au@Pt 나노입자 클러스터, Au@Pt 나노입자 주위의 FDTD-simulated |E| 분포를 나타낸다.
제조된 Au@M 나노입자 클러스터의 플라즈모틱 플랫폼으로써의 효능을 평가하기 위해, SERS(surface-enhanced Raman scattering) 특성은 수용액에서 실험하였으며, Au@M 나노입자와 비교하였다. SERS 측정 전에 모든 시료는 원심분리하여 증류수로 반복세척하여 정제하였다. 제조된 Au@M 나노입자 클러스터 및 Au@M 나노입자의 정확한 SERS 성능을 비교하기 위해, 실험에 사용된 나노입자 클러스터 및 나노입자의 총 표면적은 각 시료의 집자 크기와 농도를 조정하여 거의 UV 분광 측정과 같이 동일한 값으로 유사하게 설정했다.
도 4의 a)와 d)는 각각Au@Pd 나노입자 클러스터 및 Au@Pt 나노입자 클러스터로부터 633nm의 여기 파장을 이용함으로써 얻은 4-NBT의 SERS 스펙트럼을 보여준다. Au@M 나노입자는 Pd 또는 Pt 쉘에 의한 Au 코어의 SPR 감쇠로 인해 Au 나노입자에 비해 훨씬 약한 SERS 신호를 가졌지만, Au@M 나노입자 클러스터는 Au@M 나노입자에 비해 현저하게 향상된 SERS 활성을 보였으며, 이는 Au 나노입자와 유사했다. 이는 Au@M 나노입자 클러스터 내 1nm 이하의 입자간 간격에 따른 고밀도가 플라즈몬 성능을 향상시켰음을 알 수 있다.
플라즈몬 성능 증진에서의 Au@M 나노입자 클러스터의 입자간 간격의 역할을 밝히기 위해, FDTD 방법을 이용하여 나노입자 클러스터 주면의 local EM field enhancement를 분석했다. Au@M 나노입자 클러스터에 대한 기하학적 모델은 실험적으로 관찰된 구조 매개변수를 기반으로 만들어졌으며, Au@Pd 나노입자 클러스터의 Au 코어 크기, 입자간 간격 크기 및 쉘 두께는 각각 22nm, 0.6nm, 4nm이고, Au@Pt 나노입자 클러스터의 Au 코어 크기, 입자간 간격, 쉘 두께는 각각 22nm, 0.6nm, 2nm였다.
도 4의 b) 및 e)는 각각 633nm의 여기 파장에서 Au@Pd 및 Au@Pt 나노입자 클러스터의 FDTD-simulated |E| 분포를 보여준다. 입자간 간격에서 지역화된 강한 EM field 강화는 각 나노입자 클러스터의 증거로, 나노입자 클러스터의 최대 |E|는 Au@Pd 나노입자 클러스터 및 Au@Pt 나노입자 클러스터(도 4의 c) 및 f))내의 나노입자와 동일한 코어 크기 및 쉘 크기를 지닌 나노입자의 |E|보다 각각 19배, 17배 높았다. 이 결과를 통해 명확하게 증진된 SPR 성능과 Au@M 나노입자 클러스터의 SERS 활성이 그들의 입자간 간격에서 강한 EM field 지역화에 기여할 수 있음을 확인할 수 있었다.
반면에, 도 4의 b)에서 보여지는 Au@Pd 나노입자 클러스터와 같이 Au 코어의 동일한 배열을 가지며, 입자간 간격 크기가 8.6nm인 Au 나노입자클러스터의 FDTD-simulated |E| 최대치는 Au@Pd 나노입자 클러스터의 최대치보다 11배 낮았다. 비록 Au 코어의 쌍극자 플라즈몬 진동을 다소 감쇠하지만, 이는 입자간 간격에서 강한 EM field의 지역화를 초래하면서, Au@M 나노입자 클러스터의 쉘이 효과적으로 Au 코어 사이에서 플라즈몬 결합을 매개할 수 있음을 명시한다.
(실시예 4) Au@M 나노입자 클러스터의 촉매적 성능
도 5는 4-NBT에서 Au@Pd 나노입자 클러스터에 의해 촉매 작용된 4-ABT로 환원될 동안의 Time-dependent SERS 스펙트럼이다.
제조된 Au@M 나노입자 클러스터는 촉매적으로 활성화된 쉘과 함께 플라즈몬 성능을 향상시키므로, 고급 플라즈몬 및 촉매시스템으로 개발 구현될 수 있다. Au@M 나노입자 클러스터의 촉매적 성능을 테스트하기 위해 Au@Pd 나노입자 클러스터를 수용액에 촉매와 SERS 플랫폼으로써 적용했다. 촉매 반응의 모델로 NaBH4에 의한 4-ABT로의 4-NBT의 환원이 선택되었다.
도 5는 현탁액으로 NaBH4 주입 후 시간의 함수로 기록된 Au@Pd 나노입자 클러스터의 콜로이드 현탁액의 SERS 스펙트럼을 보여준다. 도 5에서 보듯이, 효과적으로 촉매작용했으며, Au@Pd 나노입자 클러스터에 의해 모니터링 되었다. 4-NBP 모드에서 각각 C-N stretching, ν(CN), O-N-O stretching, ν(NO2), 및 C-C stretching, ν(CC)에 상응하는 1109, 1332, and 1566 cm-1에서 4-NBT의 특징적인 피크의 강도는 반응이 진행될수록 점점 감소했으나, 반면에 4-ABT의 ν(CC) 모드와 관련된 새로운 피크가 1587cm-1에서 동시에 나타났다. 4-NBT에 비해 4-ABT의 ν(CC)피크의 상당히 약한 강도는 4-NBT보다 수소에 더 취약하므로 4-ABT 표면 결합의 탈착에 기인할 수 있었다.
(실시예 5) Au@Ag 나노입자 클러스터 제조
도 6은 상술한 방법과 동일하게 Ag(전구체 용액 AgNO3)을 쉘로 사용한 Au@Ag 나노입자 클러스터의 고배율 TEM 이미지이다.
도 6을 참조하면, Pt 또는 Pd 뿐만 아니라, 촉매 활성 및 플라즈몬 특성을 갖는 임의의 금속(예를 들어 Ag)도 상기 쉘 금속으로 사용될 수 있다는 것을 알 수 있다.
(실시예 6) Au 나노입자 클러스터 제조
도 7은 Au 나노입자 클러스터 제조 후 상술한 바와 같이 동일 방식으로 Au를 쉘로 성장시킨 Au 나노입자 클러스터 TEM 사진이고, 도 8은 UV-vis 스펙트럼이다.
도 7을 참고하면, 전구체 용액(HAuCl4)의 양이 증가함에 따라(5 mM 농도의 0.1(b), 0.2 mL(c)) Au 나노입자 클러스터의 크기가 증가하는 것을 알 수 있다. 이것은 도 8의 결과로부터도 확인 가능하다.
따라서, 본 발명에 따른 코어 나노입자 클러스터 제조 후 고분자 계열 환원제와 열처리를 통하여 동일 물질 전구체 용액을 환원시키는 경우, 나노입자 클러스터의 크기 제어가 가능하다는 장점이 있다.

Claims (14)

  1. 제 1 금속 전구체 용액과 주형금속 나노입자 클러스터를 갈바닉 교환반응시켜 상기 주형금속을 제 1 금속으로 교환하여 상기 제 1 금속 나노입자 클러스터를 제조하는 단계;
    상기 제 1 금속 나노입자 클러스터에 제 2 금속 전구체 용액을 접촉시킨 후, 상기 제 2 금속 전구체 용액을 환원시켜 상기 제 1 금속을 코어로, 제 2 금속을 쉘로 하는 코어-쉘 나노입자 클러스터를 제조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 코어-쉘 나노입자 클러스터 제조방법으로,
    상기 제 2 전구체 용액은 고분자 계열 계면활성제인 폴리비닐피롤리돈을 포함하고,
    제 1 금속 전구체 용액과 주형금속 나노입자 클러스터를 갈바닉 반응시켜 상기 제 1 금속을 코어로 하는 나노입자 클러스터를 제조하는 단계 후, 85~100℃로 18 시간 동안 상기 제 2 금속 전구체 용액을 가열하여 열처리하는 단계를 더 포함하고,
    상기 열처리에 따라 상기 폴리비닐피롤리돈이 팽창하고 나노입자 클러스터가 커지는 것을 특징으로 하는, SPR(surface plasmon resonance) 측정용 및 SERS(surface-enhanced Raman scattering) 측정용 및 촉매용 코어-쉘 나노입자 클러스터 제조방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 금속은 Au, 상기 주형금속은 Ag인 것을 특징으로 하는, SPR(surface plasmon resonance) 측정용 및 SERS(surface-enhanced Raman scattering) 측정용 및 촉매용 코어-쉘 나노입자 클러스터 제조방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제 2 금속은 Pt, Pd, Ag 및 Au로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는, SPR(surface plasmon resonance) 측정용 및 SERS(surface-enhanced Raman scattering) 측정용 및 촉매용 코어-쉘 나노입자 클러스터 제조방법.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 열처리에 따라 상기 나노입자 클러스터의 구성 나노입자간 거리가 길어지는 것을 특징으로 하는, SPR(surface plasmon resonance) 측정용 및 SERS(surface-enhanced Raman scattering) 측정용 및 촉매용 코어-쉘 나노입자 클러스터 제조방법.
  8. 삭제
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 제 2 전구체 용액은 환원제를 포함하는 것을 특징으로 하는, SPR(surface plasmon resonance) 측정용 및 SERS(surface-enhanced Raman scattering) 측정용 및 촉매용 코어-쉘 나노입자 클러스터 제조방법.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 제 2 전구체 용액의 양이 증가함에 따라 상기 코어-쉘 나노입자 클러스터의 나노입자 크기가 커지는 것을 특징으로 하는, SPR(surface plasmon resonance) 측정용 및 SERS(surface-enhanced Raman scattering) 측정용 및 촉매용 코어-쉘 나노입자 클러스터 제조방법.
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 삭제
KR1020160043676A 2016-04-08 2016-04-08 플라즈몬 및 촉매적 성능을 갖는 코어-쉘 나노 입자 클러스터 및 이의 제조방법 KR101863434B1 (ko)

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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2011162837A (ja) 2010-02-09 2011-08-25 Shinko Kagaku Kogyosho:Kk 金属ナノ粒子クラスター、金属ナノ粒子クラスターを用いた標識材料、金属ナノ粒子クラスターを用いたイムノクロマトグラフィーキット、金属ナノ粒子クラスターの製造方法、金属ナノ粒子クラスターを用いた標識材料の製造方法および金属ナノ粒子クラスターを用いたイムノクロマトグラフィーキットの製造方法。

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Chem. Commun., 2015, Vol.51, pp.8793-8796(2015.04.20.)
Chem. Commun., 2015, Vol.51, pp.8872-8875(2015.04.30.)
J. Mater. Chem., 2012, Vol.22, pp.25003-25010(2012.09.27)*
Mater. Sci. Eng. R, 2010, Vol.70, pp.44-62(2010.07.02.)

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