나노기술 및 정책 정보

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표면 활성제 분자가 코팅된 실버 콜로이드 나노입자는 우수한 안정성을 보임을 발견함.

중국과학원 허폐이(合肥, 합비) 물질과학 연구원 산하 고체 물리 연구소의 "나노소재 및 디바이스 기술 연구부" 연구팀은 액체 상 레이저 침식(LAL)을 통해 개발한 Ag 콜로이드 나노입자 안정성 변화 연구를 수행하였음.

연구팀은 LAL 기술을 이용하여 초소(超小) 입자 지름을 보유한 미 코팅 및 코팅 Ag 콜로이드 나노입자를 각각 자외선 가시광선 흡수, 퍼텐셜(potential) 등을 통해 Ag 콜로이드 나노 입자의 분산 안정성, 구조 안정성 및 화학 안정성의 변화에 대한 탐색 연구를 수행하고, 표면 코팅은 Ag 콜로이드 나노입자의 안정성을 향상시키나 표면에 코팅하지 않은 Ag 콜로이드 나노입자의 안정성은 외부 환경의 영향을 쉽게 받게 된다는 점을 발견하였음.

작은 사이즈 효과와 표면 효과 때문에 나노입자는 콜로이드 용액 속에서 열역학 서브 안정 특성을 나타내고 있으며, 나노입자가 콜로이드 용액 속에서의 안정성 변화에 대한 분석은 나노입자에 대한 제어 가능한 제조, 저장과 응용을 실현하는 면에서 중요함.

연구팀은 LAL 기술을 이용하여 일정한 초미세 입자 지름의 분포를 가진 코팅하지 않은 Ag 콜로이드 나노 입자를 개발하였으며, 진동 처리를 통해 활성을 보이는 Ag 콜로이드 나노입자의 구조 안정성에 대한 탐색을 실행하였음.

진동은 Ag 콜로이드 나노입자 간의 배척력과 인장력 간의 균형을 파괴하고, 입자 간의 충돌 확률을 향상시켜, 콜로이드 속의 초미세 나노 입자는 오스트발트의 성장과 집적 메커니즘에 따라 비교적 큰 사이즈의 Ag 나노 체인을 형성하는 것으로 나타났음.

연구팀은 구리 라인을 추가하여 Ag 이온 방출을 유도시키는 방법을 통해 Ag 콜로이드 나노 입자의 화학 안정성에 대한 탐색을 실행하였으며, 단일 품질의 Cu 추가는 Ag 콜로이드 나노 입자의 안정성 변화를 가속화하였음. 이런 상황은 LAL 방법으로 유도 합성한 코팅하지 않은 Ag 콜로이드 나노 입자는 비교적 높은 활성과 반응 특성을 보이고 있으며, 이런 입자를 이용하여 이상적인 구성 그룹과 구조를 가진 나노소재의 "시드" 혹은 전구체를 개발할 수 있다는 점을 입증하였음.

그 외, 나노입자 표면 기능화가 생활 속에서 더욱 폭넓게 응용될 수 있다는 점을 감안하여 연구팀은 두 가지 표면 활성제 분자인 CTAC와 SDBS가 코팅된 Ag 콜로이드 나노입자를 동시에 개발하여 관련 안정성 변화에 대한 심층적인 연구를 수행하였음.

연구팀은 두 가지 분자가 모두 Ag 콜로이드 나노입자의 안정성을 향상시킬 수 있다는 점을 확인하였음. 이런 상황은 롱 체인 분자가 Ag 콜로이드 나노입자 표면에 더욱 긴밀한 이중 전자 층 구조를 형성하기 때문에 발생하는 것으로 나타났으며, 긴밀한 이중 전자층 구조는 다르기 때문에 SDBS 분자에 비해 CTAC 분자가 더욱 우수한 안정성을 부여함.

연구팀은 실버 콜로이드의 실제 응용에 필요한 과학연구 근거를 제공하였음.

본 연구 성과는 ‘Journal of Colloid and Interface Science’ ("Stability evolution of ultrafine Ag nanoparticles prepared by laser ablation in liquids") 지에 게재됨.