금 나노입자의 합성방법

나노미터(1 nm = 10-9 m) 크기의 물질들은 여러 분야에서 많은 관심을 끌고 있다. 나노입자(nanoparticle) 라고 불리는 이들 물질들이 벌크 상태에서와는 다른 물리, 화학적 성질과 광학적 성질을 보이는 현상을 이해하고, 나노입자들을 합성하거나 모으는 방법에 대해서 많은 연구결과가 나오고 있다. 원하는 크기와 모양, 화학적 성분을 가지는 나노입자를 합성하는 방법에 대한 연구는 그 중에서도 가장 중요하다. 오늘날 금, 은, CdSe, ZnO 등 다양한 물질에 대해서 나노미터 크기의 공 모양, 막대기 모양, 삼각형 모양, 별 모양, 프리즘 모양 등 여러 모양을 실험실에서 일상적으로 만들어지고 있다.

금 나노입자의 합성은 오랜 역사를 가지고 있다. 패러데이는 금 나노입자를 물에 분산시킨 금 수화졸(gold hydrosol)을 만다는 방법을 제안한 바 있고, 수용액 중에 금 나노입자를 만드는 다양한 방법이 개발되어 있다. 이들 방법들을 크게 나누어 보면 염소화금 수용액에 시트르산, sodium borohydride, alkaline tetrkis (hydroxmethl) phosphonium chloride 등의 다양한 환원제를 섞어 Au(III)을 Au(0)로 환원시키는 방법, 금 이온에 복사선을 쬐어 환원시키는 방법 등으로 나눌 수 있다.

유기용매 속에서 금 나노입자를 합성하는 방법은 수용액 속에서의 경우보다는 최근에 연구되기 시작하였다. 이 방법은 alkanethiol, 방향족 thiol, 아민, dialkyl disulfide, cyclodextrin, citrate, 포스핀 등의 화합물을 이용하여 금 이온을 유기용매 상으로 이동시킨 후, 유기용매 속에서 환원시키고 소수성이 있게 처리하여 안정화 시킨다. 이처럼 유화제에 의해서 안정된 금 나노입자는 용액에서 쉽게 분리될 수 있고, 다시 다른 유기 용매에 녹일 수 있다.

나노입자는 그 크기를 바꾸면 물질의 성질이 바뀔 수 있는 경우가 많다.

Ref.
current science vol. 85, no. 12, 1735- (2003)