KR101002018B1 - Method for shape controlling of gold nano material - Google Patents

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Abstract

금 나노물질의 형상 제어방법이 제공된다.A method for controlling the shape of gold nanomaterials is provided.

본 발명에 따른 금 나노물질의 형상 제어방법은 금염, 세틸트리메틸암모늄 브로마이드 및 수산화나트륨을 혼합한 수용액을 제조하는 단계; 및 1.5∼15 Gy/s의 조사율을 갖는 양성자 빔으로 5 내지 100분 동안 상기 혼합 수용액을 조사하는 단계를 포함하며 상기 혼합 수용액 내의 세틸트리메틸암모늄 브로마이드의 농도는 임계 미셀 농도 이하인 것을 특징으로 하며, 양성자 빔의 조사율 및 조사시간을 조절하는 것에 의해 나노입자로부터 나노와이어까지 금 나노물질의 형상을 필요에 따라 조절할 수 있으며, 계면활성제의 사용량을 최소화함으로써 환경친화적이고 은 이온을 첨가할 필요가 없으므로 별도의 정제공정이 필요치 않아 공정효율이 높다.Method for controlling the shape of the gold nanomaterial according to the present invention comprises the steps of preparing an aqueous solution of gold salt, cetyltrimethylammonium bromide and sodium hydroxide; And irradiating the mixed aqueous solution for 5 to 100 minutes with a proton beam having an irradiation rate of 1.5 to 15 Gy / s, wherein the concentration of cetyltrimethylammonium bromide in the mixed aqueous solution is below a critical micelle concentration, By controlling the irradiation rate and irradiation time of the proton beam, the shape of the gold nanomaterials can be adjusted from nanoparticles to nanowires as needed, and it is environmentally friendly by minimizing the amount of surfactants and does not require the addition of silver ions. Process efficiency is high because no separate purification process is required.

Description

금 나노물질의 형상 제어방법{Method for shape controlling of gold nano material}Method for shape controlling of gold nano material

본 발명은 금 나노물질의 형상 제어방법에 관한 것으로서 더욱 상세하게는 반응 조건의 조절에 의해 금 나노물질의 형상을 조절할 수 있는 금 나노물질의 형상 제어방법에 관한 것이다.The present invention relates to a shape control method of gold nanomaterials, and more particularly, to a shape control method of gold nanomaterials capable of adjusting the shape of gold nanomaterials by controlling reaction conditions.

금속이나 반도체의 나노입자(Nanoparticle)는 벌크(Bulk) 상태에 비해 향상된 전기적, 자기적, 광학적, 및 촉매적 특성으로 인해 광범위한 연구가 이루어지고 있다. 다양한 금속 나노입자 중에서 금(金) 나노입자에 대해서는 최근에 상당한 연구가 진행되고 있으며, 최근에는 금 나노입자를 촉매, 생체 전달자, 전자물질, 광학물질과 같은 다양한 응용분야에 활용하는 연구 및 실용화가 이루어지고 있다. Nanoparticles of metals or semiconductors have been extensively studied due to their improved electrical, magnetic, optical, and catalytic properties compared to bulk states. Among various metal nanoparticles, considerable research is being conducted on gold nanoparticles recently. Recently, researches and practical applications of gold nanoparticles in various applications such as catalysts, biotransmitters, electronic materials, and optical materials have been conducted. It is done.

종래 금 나노입자의 제조 방법으로는 다음과 같은 방법이 있다.Conventional methods for producing gold nanoparticles include the following method.

전통적인 방법 중 투케비치-프렌스(Turkevitch-Frens) 합성법은 구연산을 이용하여 물속의 염화금산(HAuCl4)을 환원시켜 금 나노입자를 제조하는 방법이다. 이러한 전통적인 방법에 이어, 알칸티올레이트(Alkanethiolate) 및 다양한 기능의 티 올레이트 리간드(Thiolate Ligands)를 이용하여 금 나노입자를 안정화시키는 방법 및 브러스트-쉬프린(Brust-Schiffrin) 방법이라 불리우는 2단계 합성 방법이 소개된 바 있다. 또한, 덴드리머(Dendrimer)의 존재하에 수소화붕산나트륨(NaBH4)를 포함한 금염(Gold Salt) 용액 내에 존재하는 금 복합 이온을 환원시켜 금 나노입자를 생산하는 방법이 있다.One of the traditional methods, Turkevitch-Frens synthesis method is a method for producing gold nanoparticles by reducing the gold chloride (HAuCl 4 ) in water using citric acid. Following this traditional method, a two-step process is used to stabilize gold nanoparticles using alkanethiolates and various functional thilate ligands and the Brust-Schiffrin method. Synthetic methods have been introduced. In addition, there is a method of producing gold nanoparticles by reducing gold complex ions present in a gold salt solution including sodium borohydride (NaBH 4 ) in the presence of a dendrimer.

또한, 물리적 방법으로는, 자외선(UV), 근적외선(Near-IR), 초음파, 또는 마이크로파, 양성자 빔 등을 이용하여 금 나노입자를 제조하는 방법이 알려져 있다.In addition, as a physical method, a method of producing gold nanoparticles using ultraviolet (UV), near infrared (Near-IR), ultrasonic waves, microwaves, proton beams, or the like is known.

한편, 금 나노입자 이외에 금 나노로드 또는 금 나노와이어를 제조할 수 있는 다양한 방법이 연구되어 왔는데, 금 나노입자, 금 나노로드 및 금 나노와이어와 같은 금 나노물질은 그 나노물질의 크기뿐만 아니라 형상에 따라 물리화학적인 성질이 크게 변화한다는 것이 알려져 있다. 즉, 용도에 따라 금 나노입자의 입경을 조절하던가, 금 나노로드(또는 금 나노와이어)의 길이를 조절할 필요성이 있었다.Meanwhile, various methods for preparing gold nanorods or gold nanowires in addition to gold nanoparticles have been studied. Gold nanomaterials such as gold nanoparticles, gold nanorods, and gold nanowires have not only the size but shape of the nanomaterials. It is known that the physical and chemical properties change greatly. That is, it was necessary to adjust the particle diameter of the gold nanoparticles or the length of the gold nanorods (or gold nanowires) according to the use.

대한민국 등록특허 제795480호에는 온도에 따라 금 나노입자의 크기를 제어하는 기술이 개시되어 있으나, 금 나노입자의 형상을 제어할 수 없으며 사용되는 계면활성제의 농도가 전체 수용액 중 1∼10 중량%로서 과도하기 때문에 최종적으로 상기 계면활성제를 제거하는 공정이 필수적이며 환경친화적이지 못하다는 단점이 있었다.Korean Patent No. 795480 discloses a technique for controlling the size of gold nanoparticles according to temperature, but the shape of the gold nanoparticles cannot be controlled and the concentration of the surfactant used is 1 to 10% by weight in the total aqueous solution. Due to the excessive process, the process of finally removing the surfactant was essential and not environmentally friendly.

또한, 전자 빔을 이용하여 금 나노물질의 형상을 제어할 수 있는 방법이 학계에 알려져 있으나, 계면활성제의 농도가 임계 미셀 농도(critical micellar concentration:CMC)를 초과하도록 첨가해야 하므로 이미 언급한 바와 같이 환경에 악영향을 미칠 수 있다는 문제가 있었다.In addition, although the method of controlling the shape of the gold nanomaterial using the electron beam is known in the academic world, since the concentration of the surfactant must be added to exceed the critical micellar concentration (CMC), as mentioned above, There was a problem that could adversely affect the environment.

또한 본 발명자의 선행연구에 따르면 양성자 빔을 사용하여 금 나노물질의 형상을 제어할 수도 있는데, 이 경우 일차원적으로 형성된 금 나노로드 또는 금 나노와이어의 제조를 위해서는 반드시 은 이온을 첨가해야 했으며, 이로 인해 제조원가가 상승하고 공정효율이 떨어지며 상기 은 이온을 제거하는 공정을 거쳐야 하므로 공정효율이 떨어진다는 단점이 있었다.In addition, according to the previous researches of the present invention, it is also possible to control the shape of the gold nanomaterial by using a proton beam. In this case, silver ions must be added in order to manufacture one-dimensionally formed gold nanorods or gold nanowires. As a result, manufacturing cost increases, process efficiency decreases, and the process efficiency decreases because the process must be performed to remove the silver ions.

따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 반응조건을 조절함에 따라 나노입자로부터 나노와이어까지 금 나노물질의 형상을 필요에 따라 조절할 수 있으며, 계면활성제의 사용량을 최소화함으로써 환경친화적이고, 은 이온을 첨가할 필요가 없으므로 순도가 우수한 금 나노물질의 형상 제어방법을 제공하는 것이다.Therefore, the problem to be solved by the present invention is to control the shape of the gold nanomaterials from nanoparticles to nanowires as necessary by controlling the reaction conditions, environmentally friendly by minimizing the amount of the surfactant, adding silver ions There is no need to provide a method for controlling the shape of gold nanomaterials having excellent purity.

본 발명은 상기 과제를 달성하기 위하여,In order to achieve the above object,

금염, 세틸트리메틸암모늄 브로마이드(cetyltrimethylammonium bromide) 및 수산화나트륨을 혼합한 수용액을 제조하는 단계; 및Preparing an aqueous solution in which gold salt, cetyltrimethylammonium bromide and sodium hydroxide are mixed; And

1.5∼15 Gy/s의 조사율을 갖는 양성자 빔으로 5 내지 100분 동안 상기 혼합 수용액을 조사하는 단계를 포함하며 상기 혼합 수용액 내의 세틸트리메틸암모늄 브로마이드의 농도는 임계 미셀 농도 이하인 것을 특징으로 하는 금 나노물질의 형상 제어방법을 제공한다.Irradiating the mixed aqueous solution for 5 to 100 minutes with a proton beam having an irradiation rate of 1.5 to 15 Gy / s, wherein the concentration of cetyltrimethylammonium bromide in the mixed aqueous solution is below a critical micelle concentration. It provides a method for controlling the shape of a material.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 금염은 염화금산칼륨(KAuCl4), 염화금산나트륨(NaAuCl4), 염화금산(HAuCl4), 브롬화금산나트륨(NaAuBr4), 염화금(AuCl), 염화제이금(AuCl3) 및 브롬화금(AuBr3)으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나일 수 있다.According to one embodiment of the invention, the geumyeom is Keumsan potassium chloride (KAuCl 4), sodium (NaAuCl 4) chloroauric acid, chloroauric acid (HAuCl 4), brominated Keumsan sodium (NaAuBr 4), yeomhwageum (AuCl), chloride J. It may be any one selected from the group consisting of gold (AuCl 3 ) and gold bromide (AuBr 3 ).

본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 금염은 염화금산이며, 상기 혼합 수용액 내의 상기 염화금산, 세틸트리메틸암모늄 브로마이드 및 수산화나트륨의 몰비는 1:3:15∼1:5:25일 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the gold salt is geum chloride, and the molar ratio of the geum chloride, cetyltrimethylammonium bromide and sodium hydroxide in the mixed aqueous solution may be 1: 3: 15 to 1: 5: 25.

또한, 상기 혼합 수용액 내의 세틸트리메틸암모늄 브로마이드의 농도는 0.9∼1mM인 것이 바람직하다.The concentration of cetyltrimethylammonium bromide in the mixed aqueous solution is preferably 0.9 to 1 mM.

본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 본 발명에 따른 금 나노물질의 형상 제어방법은 상기 양성자 빔의 조사율을 2.77 Gy/s로 고정시키고 조사시간을 25∼40분으로 하여 입경 3∼45nm의 금 나노입자를 제조하는 것일 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the shape control method of the gold nanomaterial according to the present invention is fixed to 2.77 Gy / s irradiation rate of the proton beam and the irradiation time of 25 to 40 minutes of the particle diameter of 3 ~ 45nm It may be to prepare gold nanoparticles.

또한, 본 발명에 따른 금 나노물질의 형상 제어방법은 상기 양성자 빔의 조사율을 2.77 Gy/s로 고정시키고 조사시간을 50∼85분으로 하여 입경 10∼25nm의 금 나노입자와 직경 10∼20nm의 금 나노로드 및 금 나노와이어를 제조하는 것일 수 있다.In addition, in the shape control method of the gold nanomaterial according to the present invention, the irradiation rate of the proton beam is fixed at 2.77 Gy / s and the irradiation time is 50-85 minutes, and the gold nanoparticles having a particle diameter of 10-25 nm and a diameter of 10-20 nm It may be to prepare the gold nanorods and gold nanowires.

또한, 본 발명에 따른 금 나노물질의 형상 제어방법은 상기 양성자 빔의 조사율을 2.77 Gy/s 미만으로 고정시키고 조사시간을 50∼100분으로 하여 입경 15∼ 25nm의 금 나노입자를 제조하는 것일 수 있다.In addition, the shape control method of the gold nanomaterial according to the present invention is to produce gold nanoparticles having a particle diameter of 15 to 25nm by fixing the irradiation rate of the proton beam to less than 2.77 Gy / s and irradiation time 50 to 100 minutes. Can be.

본 발명에 따르면 양성자 빔의 조사율 및 조사시간을 조절하는 것에 의해 나노입자로부터 나노와이어까지 금 나노물질의 형상을 필요에 따라 조절할 수 있으며, 계면활성제의 사용량을 최소화함으로써 환경친화적이고 은 이온을 첨가할 필요가 없으므로 별도의 정제공정이 필요하지 않아 공정효율이 높다. 특히, 양성자 빔의 조사율을 고정시키고 조사시간을 증감시킴으로써 금 나노물질의 형상을 조절하는 경우에는 실제 공정에 적용시 공정효율이 우수하다는 장점이 있다.According to the present invention, by controlling the irradiation rate and irradiation time of the proton beam, the shape of the gold nanomaterials can be adjusted from nanoparticles to nanowires as needed. There is no need for a separate purification process, so the process efficiency is high. In particular, when controlling the shape of the gold nanomaterial by fixing the irradiation rate of the proton beam and increasing or decreasing the irradiation time, there is an advantage that the process efficiency is excellent when applied to the actual process.

이하, 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

금 나노물질의 물리/화학적인 특성은 벌크로 된 금이나 금 원소와는 차이가 나며, 이러한 차이는 금 나노물질의 크기뿐만 아니라 형상에 의존한다는 것이 알려져 있다. 따라서, 금 나노물질의 형상을 제어하는 기술은 이들의 전자 또는 광학분야의 응용가능성을 고려할 때에 매우 중요하다. It is known that the physical and chemical properties of gold nanomaterials differ from those of bulk gold or gold elements, and these differences depend not only on the size but also on the shape of the gold nanomaterial. Therefore, techniques for controlling the shape of gold nanomaterials are very important when considering their applicability in electronic or optical fields.

본 발명에서는 상기 양성자 빔의 조사율 또는 조사시간을 변화시키는 것에 의하여 반응조건을 조절함으로써 금 나노입자는 물론 나노와이어까지 필요에 따라 금 나노물질의 형상을 조절할 수 있는 방법을 제공한다는 것을 특징으로 한다. 특히, 양성자 빔의 평균 조사율(average dose rate)을 소정의 값 이상으로 고정시키고 조사시간을 변화시키는 경우 금 나노물질의 형상을 금 나노입자, 금 나노로드는 물론 금 나노와이어로 선택적으로 변화시킬 수 있으며, 조사율을 변화시키지 않고 단순히 조사시간만을 변화시킴으로써 금 나노물질의 형상제어가 가능하므로 실제 공정에 적용시 공정효율을 향상시킬 수 있다는 장점을 가진다.In the present invention, by adjusting the reaction conditions by changing the irradiation rate or the irradiation time of the proton beam, gold nanoparticles as well as nanowires to provide a method that can adjust the shape of the gold nanomaterials as needed. . In particular, when fixing the average dose rate of the proton beam to a predetermined value or more and changing the irradiation time, the shape of the gold nanomaterial may be selectively changed to gold nanoparticles, gold nanorods, and gold nanowires. It is possible to control the shape of the gold nanomaterial by simply changing the irradiation time without changing the irradiation rate, and has the advantage of improving the process efficiency when applied to the actual process.

본 발명에서는 임계 미셀 농도 이하의 세틸트리메틸암모늄 브로마이드의 존재 하에 소정 값 이상의 조사율을 갖는 양성자 빔을 조사하는 것에 의해 구형의 금 나노입자, 종횡비가 조절된 금 나노로드는 물론 금 나노와이어까지 제조가 가능한 금 나노물질의 형상 제어방법을 제공하는데, 상기 금 나노물질의 형상 제어방법은 금염, 세틸트리메틸암모늄 브로마이드 및 수산화나트륨을 혼합한 수용액을 제조하는 단계; 및 1.5∼15 Gy/s의 조사율을 갖는 양성자 빔으로 5 내지 100분 동안 상기 혼합 수용액을 조사하는 단계를 포함하며 상기 혼합 수용액 내의 세틸트리메틸암모늄 브로마이드의 농도는 임계 미셀 농도 이하인 것을 특징으로 한다.In the present invention, spherical gold nanoparticles, gold nanorods with controlled aspect ratios, as well as gold nanowires can be prepared by irradiating a proton beam having an irradiation rate of a predetermined value or more in the presence of cetyltrimethylammonium bromide below a critical micelle concentration. Provides a method of controlling the shape of the gold nanomaterial possible, the method of controlling the shape of the gold nanomaterial comprises the steps of preparing an aqueous solution of gold salt, cetyltrimethylammonium bromide and sodium hydroxide; And irradiating the mixed aqueous solution for 5 to 100 minutes with a proton beam having an irradiation rate of 1.5 to 15 Gy / s, wherein the concentration of cetyltrimethylammonium bromide in the mixed aqueous solution is below a critical micelle concentration.

상기에서 사용되는 금염은 당업계에서 통상적으로 사용되는 것인 한 특별히 제한되지 아니하며 예를 들어, 염화금산칼륨(KAuCl4), 염화금산나트륨(NaAuCl4), 염화금산(HAuCl4), 브롬화금산나트륨(NaAuBr4), 염화금(AuCl), 염화제이금(AuCl3) 및 브롬화금(AuBr3)으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나일 수 있다.The gold salt used above is not particularly limited as long as it is commonly used in the art, and for example, potassium chloride (KAuCl 4 ), sodium chloride (NaAuCl 4 ), gold chloride (HAuCl 4 ), sodium bromide (NaAuBr 4 ), gold chloride (AuCl), ferric chloride (AuCl 3 ), and gold bromide (AuBr 3 ).

상기 세틸트리메틸암모늄 브로마이드는 계면활성제로서 작용을 하며 301K 이하의 온도에서 임계 미셀 농도가 0.001 M이상은 되어야 하는 것으로 알려져 있다. 이처럼 임계 미셀 농도를 초과해야만 미셀이 형성되며 이로 인해 나노입자가 형성되고 상기 나노입자가 안정화될 수 있기 때문이다. 따라서 종래의 전자 빔을 이용 하는 방법 또는 양성자 빔을 이용하는 방법에서는 계면활성제를 임계 미셀 농도의 약 10배 이상으로 첨가하였으며 이에 따라, 생성된 나노물질에 상기 계면활성제가 불순물로 작용함은 물론, 환경에도 악영향을 미친다는 단점이 있었다. 그러나, 본 발명에 따르면 임계 미셀 농도 이하의 계면활성제를 사용함에도 금 나노물질을 생성시킬 수 있으며 따라서 환경친화적이라는 장점이 있다. 일반적으로 임계미셀 농도 이상에서 나노 물질을 합성하는 이유는 그들의 크기와 형상을 제어하기 위한 것인데 본 발명은 양성자 빔의 조사율과 조사시간을 적절히 제어하는 것에 의해 나노 물질의 크기와 형상을 조절할 수 있기 때문에 임계 미셀 농도 이하의 계면활성제를 사용하여도 금 나노물질을 형성할 수 있다. 한편, 본 발명에서 사용된 임계미셀 농도 이하의 계면 활성제는 생성된 금 나노 화합물을 안정화시키는 역할을 할 것으로 생각된다.The cetyltrimethylammonium bromide acts as a surfactant and is known to have a critical micelle concentration of at least 0.001 M at temperatures below 301K. This is because micelles are formed only when the critical micelle concentration is exceeded, which may cause nanoparticles to form and stabilize the nanoparticles. Therefore, in a conventional method using an electron beam or a method using a proton beam, the surfactant is added at about 10 times or more of the critical micelle concentration. Accordingly, the surfactant acts as an impurity on the produced nanomaterial, as well as the environment. Even had the disadvantage of adversely affecting. However, according to the present invention, even when using a surfactant below the critical micelle concentration, gold nanomaterials can be generated and thus, there is an advantage of being environmentally friendly. Generally, the reason for synthesizing nanomaterials above the critical micelle concentration is to control their size and shape. The present invention can control the size and shape of nanomaterials by appropriately controlling the irradiation rate and irradiation time of the proton beam. Therefore, gold nanomaterials can be formed using surfactants below the critical micelle concentration. On the other hand, the surfactant below the critical micelle concentration used in the present invention is considered to play a role in stabilizing the resulting gold nano-compound.

또한, 본 발명에서는 별도의 은 이온을 첨가하지 않더라도 금 나노물질의 일차원적인 성장이 가능하다는 것을 특징으로 하는데, 본 발명에서 사용된 특정한 조사율과 조사시간에서는 이미 생성된 나노입자들의 응집이 활성화되며 이때 응집은 나노로드의 옆면보다는 반응성이 보다 큰 끝면 쪽으로 될 가능성이 크고 결과적으로 나노 와이어로 성장했을 것으로 판단된다.In addition, the present invention is characterized in that one-dimensional growth of gold nanomaterials is possible without the addition of separate silver ions, and at a specific irradiation rate and irradiation time used in the present invention, aggregation of the nanoparticles already generated is activated. Aggregation is likely to be toward the more reactive end surface than the side of the nanorods, and consequently, it is likely that they have grown into nanowires.

한편, 본 발명에서는 1.5∼15 Gy/s의 조사율을 갖는 양성자 빔으로 5 내지 100분 동안 상기 혼합 수용액을 조사하는 단계를 포함하는데, 조사율이 15 Gy/s를 초과하는 때에는 조사되는 에너지가 과도하여 입자가 크고 불규칙한 형태의 금 나노입자만이 얻어지며 금 나노물질의 형상을 제어할 수 없기 때문에 바람직하지 않다. 또한, 후술하는 바와 같이 소정의 조사율 이상에서만 금 나노물질의 일차원적인 성장이 가능하여 나노로드 또는 나노와이어를 형성시킬 수 있다.On the other hand, the present invention includes the step of irradiating the mixed aqueous solution for 5 to 100 minutes with a proton beam having an irradiation rate of 1.5 to 15 Gy / s, when the irradiation rate exceeds 15 Gy / s the energy to be irradiated It is not preferable because only excessively large and irregularly shaped gold nanoparticles are obtained and the shape of the gold nanomaterial cannot be controlled. In addition, as described below, one-dimensional growth of gold nanomaterials is possible only at a predetermined irradiation rate or more, thereby forming nanorods or nanowires.

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이미 언급한 바와 같이, 본 발명에서 사용되는 금염은 당업계에서 통상적으로 사용되는 것인 한 특별히 제한되지 아니하며 상기 금염으로서 염화금산을 사용하는 경우에, 상기 혼합 수용액 내의 상기 염화금산, 세틸트리메틸암모늄 브로마이드 및 수산화나트륨의 몰비는 1:3:15∼1:5:25일 수 있다. 상기 몰비는 양성자 빔의 조사에 의해 금 나노물질의 형상을 제어하기에 최적의 범위이다. 또한, 상기 혼합 수용액 내의 세틸트리메틸암모늄 브로마이드의 농도는 0.9∼1mM인 것이 바람직한데, 0.9mM 미만인 때에는 금 나노입자가 형성되기 어렵고 1mM을 초과하는 때에는 임계 미셀 농도가 초과되는 문제가 있다. As already mentioned, the gold salt used in the present invention is not particularly limited as long as it is commonly used in the art, and when using gold chloride as the gold salt, the gold chloride, cetyltrimethylammonium bromide in the mixed aqueous solution And the molar ratio of sodium hydroxide may be 1: 3: 15 to 1: 5: 25. The molar ratio is an optimal range for controlling the shape of the gold nanomaterial by irradiation of a proton beam. In addition, it is preferable that the concentration of cetyltrimethylammonium bromide in the mixed aqueous solution is 0.9 to 1 mM. However, when the concentration of cetyltrimethylammonium bromide is less than 0.9 mM, it is difficult to form gold nanoparticles and when the concentration exceeds 1 mM, the critical micelle concentration is exceeded.

본 발명에 따른 금 나노물질의 형상 제어방법은 상기 양성자 빔의 조사율을 2.77 Gy/s로 고정시키고 조사시간을 25∼40분으로 하여 입경 3∼45nm의 금 나노입자를 제조하는 것일 수 있고, 상기와 동일한 양성자 빔의 조사율 하에서 조사시간을 50∼85분으로 하여 입경 10∼25nm의 금 나노입자와 직경 10∼20nm의 금 나노로드 및 금 나노와이어를 제조하는 것일 수 있다. 즉, 양성자 빔의 조사율을 소정의 값(나노물질의 일차원적인 성장이 가능한 값)으로 고정시키고 조사시간을 변화시키는 것에 의하여 금 나노물질의 형상을 제어할 수 있으므로 간단하게 금 나노입자, 금 나노로드 및 금 나노와이어 등을 필요에 따라 제조할 수 있으며, 단순히 조사시간을 조절하면 되기 때문에 공정효율이 우수하다는 장점이 있다. The shape control method of the gold nanomaterial according to the present invention may be to prepare gold nanoparticles having a particle diameter of 3 to 45nm by fixing the irradiation rate of the proton beam to 2.77 Gy / s and the irradiation time of 25 to 40 minutes, Under the same irradiation rate of the proton beam as above, the irradiation time may be 50 to 85 minutes to prepare gold nanoparticles having a particle diameter of 10 to 25 nm, gold nanorods having a diameter of 10 to 20 nm, and gold nanowires. In other words, the shape of the gold nanomaterial can be controlled by fixing the irradiation rate of the proton beam to a predetermined value (a value capable of one-dimensional growth of nanomaterials) and changing the irradiation time. Rods and gold nanowires can be manufactured as needed, and there is an advantage in that the process efficiency is excellent simply by adjusting the irradiation time.

또한, 본 발명에 따르면 상기 양성자 빔의 조사율을 2.77 Gy/s 미만으로 고정시키고 조사시간을 50∼100분으로 하여 입경 15∼25nm의 금 나노입자를 제조할 수도 있는데, 본 발명에서 2.77Gy/s라는 양성자 빔의 조사율은 나노물질의 일차원적인 성장이 가능한 임계값에 해당한다. 따라서, 상기 값 미만인 때에는 순수한 금 나노입자만을 제조할 수 있으며, 양성자 빔의 조사율을 2.77 Gy/s로 고정시키고 조사시간을 25분으로 하는 경우에 비하여 입경의 분포가 균일하다는 장점이 있다.In addition, according to the present invention, gold nanoparticles having a particle size of 15 to 25 nm may be prepared by fixing the irradiation rate of the proton beam to less than 2.77 Gy / s and having an irradiation time of 50 to 100 minutes. In the present invention, 2.77 Gy / The irradiation rate of the proton beam, s, corresponds to the threshold for one-dimensional growth of nanomaterials. Therefore, pure gold nanoparticles can be produced only when the value is less than the above value, and the distribution of the particle diameters is uniform compared with the case where the irradiation rate of the proton beam is fixed at 2.77 Gy / s and the irradiation time is 25 minutes.

본 발명에서 양성자 빔을 조사하게 되면 우선 금 나노입자가 생성되고, 이들이 핵으로 작용하여 성장하게 되며 양성자 빔의 조사시간이 증가함에 따라 1차원적인 성장이 촉진되는 것으로 판단된다. 만일 양성자 빔의 조사량이 지나치게 큰 경우에는 이미 생성된 금 나노로드 및 금 나노와이어가 분절되어 작은 금 나노입자가 형성되고 이들이 서로 응집되어 불규칙한 형상의 금 나노입자를 형성하게 된다. When the proton beam is irradiated in the present invention, gold nanoparticles are first generated, and they act as nuclei to grow, and it is determined that one-dimensional growth is promoted as the irradiation time of the proton beam increases. If the amount of irradiation of the proton beam is too large, the gold nanorods and the gold nanowires that have already been formed are segmented to form small gold nanoparticles, which aggregate together to form irregular gold nanoparticles.

상기에서 양성자 빔의 조사율을 2.77 Gy/s로 고정시키고, 양성자 빔의 조사시간이 25분 미만인 때에는 금 나노입자의 형성이 제대로 되지 않을 염려가 있고, 40분을 초과하는 때에는 금 나노로드가 형성되기 시작하며, 85분을 초과하는 때에는 나노로드 또는 나노와이어가 분절되고 응집되어 불규칙한 형상의 나노입자가 생성되기 때문에 바람직하지 않다. In the above, the irradiation rate of the proton beam is fixed at 2.77 Gy / s, and when the irradiation time of the proton beam is less than 25 minutes, the formation of gold nanoparticles may not be performed properly. When it exceeds 85 minutes, it is not preferable because the nanorods or nanowires are segmented and aggregated to produce nanoparticles of irregular shape.

순수한 HAuCl4 용액은 옅은 노란색을 띠지만, HAuCl4와 CTAB를 함유하는 용액의 색깔은 짙은 노란색이다. 상기 용액에 NaOH를 첨가하면 그 용액의 색깔은 거의 투명해진다. 양성자 빔을 조사함에 따라, 분홍색에서 보라색 또는 갈색으로 색깔이 변화하게 된다.Pure HAuCl 4 solution is pale yellow, but the solution containing HAuCl 4 and CTAB is dark yellow in color. When NaOH is added to the solution, the color of the solution becomes almost transparent. As the proton beam is irradiated, its color changes from pink to purple or brown.

이하, 바람직한 실시예를 들어 본 발명을 더욱 상세하게 설명하지만 본 발명이 이에 의해 제한되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to preferred examples, but the present invention is not limited thereto.

실시예 1Example 1

0.5mM HAuCl4 수용액 5ml, 2mM 세틸트리메틸암모늄 브로마이드(CTAB) 5ml 및 0.5M NaOH 100㎕를 바이알에 혼합하고 10초 동안 천천히 교반하였다. 다음으로 상기 혼합용액 0.5ml를 PCR 튜브에 옮겨 담고 양성자 빔을 조사하였다. 양성자 빔의 조사는 한국원자력의학원에 있는 MC-50 사이클로트론에 45MeV 양성자 빔 라인을 설치하여 수행하였으며 상기 빔 라인은 1x107∼1x1010 protons/cm2의 양성자 밀도를 갖도록 설계되었다. 한편, 양성자 빔의 에너지는 20 MeV로 고정하여 실험하였으며, 양성자 빔의 조사량은 2.77 Gy/s 였고 조사시간은 25분이었다.5 ml of 0.5 mM HAuCl 4 aqueous solution, 5 ml of 2 mM cetyltrimethylammonium bromide (CTAB) and 100 μl of 0.5 M NaOH were mixed into the vial and stirred slowly for 10 seconds. Next, 0.5 ml of the mixed solution was transferred to a PCR tube and irradiated with a proton beam. Irradiation of a proton beam has been carried out by installing a 45MeV proton beam line to the MC-50 cyclotron at the Institute of Korea Atomic the beam line is designed to have a proton density of 1x10 7 ~1x10 10 protons / cm 2 . On the other hand, the energy of the proton beam was fixed at 20 MeV, and the irradiation amount of the proton beam was 2.77 Gy / s and the irradiation time was 25 minutes.

실시예 2Example 2

0.5mM HAuCl4 수용액 5ml, 2mM 세틸트리메틸암모늄 브로마이드(CTAB) 5ml 및 0.5M NaOH 100㎕를 바이알에 혼합하고 10초 동안 천천히 교반하였다. 다음으로 상기 혼합용액 0.5ml를 PCR 튜브에 옮겨 담고 양성자 빔을 조사하였다. 양성자 빔의 조사는 한국원자력의학원에 있는 MC-50 사이클로트론에 45MeV 양성자 빔 라인을 설치하여 수행하였으며 상기 빔 라인은 1x107∼1x1010 protons/cm2의 양성자 밀도를 갖도록 설계되었다. 한편, 양성자 빔의 에너지는 20 MeV로 고정하여 실험하였으며, 양성자 빔의 조사량은 2.77 Gy/s 였고 조사시간은 50분이었다. 5 ml of 0.5 mM HAuCl 4 aqueous solution, 5 ml of 2 mM cetyltrimethylammonium bromide (CTAB) and 100 μl of 0.5 M NaOH were mixed into the vial and stirred slowly for 10 seconds. Next, 0.5 ml of the mixed solution was transferred to a PCR tube and irradiated with a proton beam. Proton beam irradiation was carried out by installing a 45MeV proton beam line in MC-50 cyclotron at the Korea Atomic Energy Research Institute. The beam line was designed to have a proton density of 1x10 7 ~ 1x10 10 protons / cm 2 . On the other hand, the energy of the proton beam was fixed at 20 MeV, and the dose of the proton beam was 2.77 Gy / s and the irradiation time was 50 minutes.

실시예 3Example 3

0.5mM HAuCl4 수용액 5ml, 2mM 세틸트리메틸암모늄 브로마이드(CTAB) 5ml 및 0.5M NaOH 100㎕를 바이알에 혼합하고 10초 동안 천천히 교반하였다. 다음으로 상기 혼합용액 0.5ml를 PCR 튜브에 옮겨 담고 양성자 빔을 조사하였다. 양성자 빔의 조사는 한국원자력의학원에 있는 MC-50 사이클로트론에 45MeV 양성자 빔 라인을 설치하여 수행하였으며 상기 빔 라인은 1x107∼1x1010 protons/cm2의 양성자 밀도를 갖도록 설계되었다. 한편, 양성자 빔의 에너지는 20 MeV로 고정하여 실험하였으며, 양성자 빔의 조사량은 2.77 Gy/s 였고 조사시간은 75분이었다.5 ml of 0.5 mM HAuCl 4 aqueous solution, 5 ml of 2 mM cetyltrimethylammonium bromide (CTAB) and 100 μl of 0.5 M NaOH were mixed into the vial and stirred slowly for 10 seconds. Next, 0.5 ml of the mixed solution was transferred to a PCR tube and irradiated with a proton beam. Proton beam irradiation was carried out by installing a 45MeV proton beam line in MC-50 cyclotron at the Korea Atomic Energy Research Institute. The beam line was designed to have a proton density of 1x10 7 ~ 1x10 10 protons / cm 2 . On the other hand, the energy of the proton beam was fixed at 20 MeV, and the irradiation amount of the proton beam was 2.77 Gy / s and the irradiation time was 75 minutes.

실시예 4Example 4

0.5mM HAuCl4 수용액 5ml, 2mM 세틸트리메틸암모늄 브로마이드(CTAB) 5ml 및 0.5M NaOH 100㎕를 바이알에 혼합하고 10초 동안 천천히 교반하였다. 다음으로 상기 혼합용액 0.5ml를 PCR 튜브에 옮겨 담고 양성자 빔을 조사하였다. 양성자 빔의 조사는 한국원자력의학원에 있는 MC-50 사이클로트론에 45MeV 양성자 빔 라인을 설치하여 수행하였으며 상기 빔 라인은 1x107∼1x1010 protons/cm2의 양성자 밀도를 갖도록 설계되었다. 한편, 양성자 빔의 에너지는 20 MeV로 고정하여 실험하였으며, 양성자 빔의 조사량은 2.77 Gy/s 였고 조사시간은 100분이었다. 5 ml of 0.5 mM HAuCl 4 aqueous solution, 5 ml of 2 mM cetyltrimethylammonium bromide (CTAB) and 100 μl of 0.5 M NaOH were mixed into the vial and stirred slowly for 10 seconds. Next, 0.5 ml of the mixed solution was transferred to a PCR tube and irradiated with a proton beam. Irradiation of a proton beam has been carried out by installing a 45MeV proton beam line to the MC-50 cyclotron at the Institute of Korea Atomic the beam line is designed to have a proton density of 1x10 7 ~1x10 10 protons / cm 2 . On the other hand, the energy of the proton beam was fixed at 20 MeV, and the irradiation amount of the proton beam was 2.77 Gy / s and the irradiation time was 100 minutes.

실시예 5Example 5

0.5mM HAuCl4 수용액 5ml, 2mM 세틸트리메틸암모늄 브로마이드(CTAB) 5ml 및 0.5M NaOH 100㎕를 바이알에 혼합하고 10초 동안 천천히 교반하였다. 다음으로 상기 혼합용액 0.5ml를 PCR 튜브에 옮겨 담고 양성자 빔을 조사하였다. 양성자 빔의 조사는 한국원자력의학원에 있는 MC-50 사이클로트론에 45MeV 양성자 빔 라인을 설치하여 수행하였으며 상기 빔 라인은 1x107∼1x1010 protons/cm2의 양성자 밀도를 갖도록 설계되었다. 한편, 양성자 빔의 에너지는 20 MeV로 고정하여 실험하였으며, 양성자 빔의 조사량은 5.54 Gy/s 였고 조사시간은 12.5분이었다.5 ml of 0.5 mM HAuCl 4 aqueous solution, 5 ml of 2 mM cetyltrimethylammonium bromide (CTAB) and 100 μl of 0.5 M NaOH were mixed into the vial and stirred slowly for 10 seconds. Next, 0.5 ml of the mixed solution was transferred to a PCR tube and irradiated with a proton beam. Irradiation of a proton beam has been carried out by installing a 45MeV proton beam line to the MC-50 cyclotron at the Institute of Korea Atomic the beam line is designed to have a proton density of 1x10 7 ~1x10 10 protons / cm 2 . On the other hand, the energy of the proton beam was fixed at 20 MeV, and the irradiation amount of the proton beam was 5.54 Gy / s and the irradiation time was 12.5 minutes.

실시예 6Example 6

0.5mM HAuCl4 수용액 5ml, 2mM 세틸트리메틸암모늄 브로마이드(CTAB) 5ml 및 0.5M NaOH 100㎕를 바이알에 혼합하고 10초 동안 천천히 교반하였다. 다음으로 상기 혼합용액 0.5ml를 PCR 튜브에 옮겨 담고 양성자 빔을 조사하였다. 양성자 빔의 조사는 한국원자력의학원에 있는 MC-50 사이클로트론에 45MeV 양성자 빔 라인을 설치하여 수행하였으며 상기 빔 라인은 1x107∼1x1010 protons/cm2의 양성자 밀도를 갖도록 설계되었다. 한편, 양성자 빔의 에너지는 20 MeV로 고정하여 실험하였으며, 양성자 빔의 조사량은 8.31 Gy/s 였고 조사시간은 8.33분이었다.5 ml of 0.5 mM HAuCl 4 aqueous solution, 5 ml of 2 mM cetyltrimethylammonium bromide (CTAB) and 100 μl of 0.5 M NaOH were mixed into the vial and stirred slowly for 10 seconds. Next, 0.5 ml of the mixed solution was transferred to a PCR tube and irradiated with a proton beam. Irradiation of a proton beam has been carried out by installing a 45MeV proton beam line to the MC-50 cyclotron at the Institute of Korea Atomic the beam line is designed to have a proton density of 1x10 7 ~1x10 10 protons / cm 2 . On the other hand, the energy of the proton beam was fixed at 20 MeV, and the irradiation amount of the proton beam was 8.31 Gy / s and the irradiation time was 8.33 minutes.

실시예 7Example 7

0.5mM HAuCl4 수용액 5ml, 2mM 세틸트리메틸암모늄 브로마이드(CTAB) 5ml 및 0.5M NaOH 100㎕를 바이알에 혼합하고 10초 동안 천천히 교반하였다. 다음으로 상기 혼합용액 0.5ml를 PCR 튜브에 옮겨 담고 양성자 빔을 조사하였다. 양성자 빔의 조사는 한국원자력의학원에 있는 MC-50 사이클로트론에 45MeV 양성자 빔 라인을 설치하여 수행하였으며 상기 빔 라인은 1x107∼1x1010 protons/cm2의 양성자 밀도를 갖도록 설계되었다. 한편, 양성자 빔의 에너지는 20 MeV로 고정하여 실험하였으며, 양성자 빔의 조사량은 13.85 Gy/s 였고 조사시간은 5분이었다.5 ml of 0.5 mM HAuCl 4 aqueous solution, 5 ml of 2 mM cetyltrimethylammonium bromide (CTAB) and 100 μl of 0.5 M NaOH were mixed into the vial and stirred slowly for 10 seconds. Next, 0.5 ml of the mixed solution was transferred to a PCR tube and irradiated with a proton beam. Irradiation of a proton beam has been carried out by installing a 45MeV proton beam line to the MC-50 cyclotron at the Institute of Korea Atomic the beam line is designed to have a proton density of 1x10 7 ~1x10 10 protons / cm 2 . On the other hand, the energy of the proton beam was fixed at 20 MeV, and the dose of the proton beam was 13.85 Gy / s and the irradiation time was 5 minutes.

비교예 1Comparative Example 1

0.5mM HAuCl4 수용액 5ml, 2mM 세틸트리메틸암모늄 브로마이드(CTAB) 5ml 및 0.5M NaOH 100㎕를 바이알에 혼합하고 10초 동안 천천히 교반하였다. 다음으로 상기 혼합용액 0.5ml를 PCR 튜브에 옮겨 담고 양성자 빔을 조사하였다. 양성자 빔의 조사는 한국원자력의학원에 있는 MC-50 사이클로트론에 45MeV 양성자 빔 라인을 설치하여 수행하였으며 상기 빔 라인은 1x107∼1x1010 protons/cm2의 양성자 밀도를 갖도록 설계되었다. 한편, 양성자 빔의 에너지는 20 MeV로 고정하여 실험하였으며, 양성자 빔의 조사량은 1.385 Gy/s 였고 조사시간은 50분이었다.5 ml of 0.5 mM HAuCl 4 aqueous solution, 5 ml of 2 mM cetyltrimethylammonium bromide (CTAB) and 100 μl of 0.5 M NaOH were mixed into the vial and stirred slowly for 10 seconds. Next, 0.5 ml of the mixed solution was transferred to a PCR tube and irradiated with a proton beam. Proton beam irradiation was carried out by installing a 45MeV proton beam line in MC-50 cyclotron at the Korea Atomic Energy Research Institute. The beam line was designed to have a proton density of 1x10 7 ~ 1x10 10 protons / cm 2 . On the other hand, the energy of the proton beam was fixed at 20 MeV, and the irradiation amount of the proton beam was 1.385 Gy / s and the irradiation time was 50 minutes.

시험예 1Test Example 1

UVUV -- visvis 흡수 스펙트럼의 측정 Measurement of Absorption Spectrum

실시예 1∼7 및 비교예 1에 의해 준비된 금 나노물질 분산용액에 대하여 UV-2550 스펙트로포토미터를 이용하여 흡수 스펙트럼을 측정하고 그 결과를 도 1 및 도 2에 도시하였다.For the gold nanomaterial dispersion solution prepared in Examples 1 to 7 and Comparative Example 1, the absorption spectrum was measured using a UV-2550 spectrophotometer, and the results are shown in FIGS. 1 and 2.

도 1은 실시예 1∼4에 대한 UV-vis 흡수 스펙트럼이고, 도 2는 실시예 5∼7 및 비교예 1에 대한 UV-vis 흡수 스펙트럼이다.1 shows UV-vis absorption spectra for Examples 1 to 4, and FIG. 2 shows UV-vis absorption spectra for Examples 5 to 7 and Comparative Example 1. FIG.

도 1을 참조하면, 실시예 1의 경우 543nm 근방에 흡수 밴드가 나타나며 이는 금 나노결정의 표면 플라즈몬 흡수 밴드에 해당한다. 한편, 실시예 2의 경우에는 조사시간이 50분으로서 두 배가 됨에 따라 최대 흡수 밴드가 527nm로 단파장 이동하게 되며 브로드 쇼울더(shoulder)가 생성된 것을 확인할 수 있다. 이러한 단파장 이동은 생성되는 금 나노입자의 크기가 작아졌다는 것을 의미한다. 또한, 상기 쇼울더는 가시광선 영역과 적외선 영역에 걸쳐 있게 되는데 이는 나노로드와 나노와 이어의 표면 플라즈몬에 의한 것으로서 금 나노로드와 금 나노와이어가 형성되어 있다는 것을 나타낸다. 실시예 3의 경우에는 최대 흡수 밴드가 524nm로 더 단파장 쪽으로 이동하게 되며 약 640nm에서 적외선 영역에 걸쳐 넓게 분포되어 브로드 쇼울더는 실시예 2보다 약간 줄어들지만 그 차이는 매우 작다. 따라서, 이 경우에도 금 나노로드와 금 나노와이어가 형성되어 있다는 것을 확인할 수 있다. 마지막으로, 실시예 4의 경우에는 최대 흡수 밴드가 다시 541nm로 장파장 이동하지며 이는 생성된 금 나노로드 또는 나노와이어가 분절된 후 서로 뭉쳐 큰 나노입자가 생성되었다는 것을 의미한다. 한편, 가시광선 영역과 적외선 영역에 걸쳐 넓게 분포되어 있는 브로드 쇼울더는 그다지 변화하지 않았다는 것을 확인할 수 있는데 이는 생성된 나노입자 또는 나노로드의 크기가 불규칙하다는 것을 의미한다. Referring to FIG. 1, in Example 1, an absorption band appears near 543 nm, which corresponds to the surface plasmon absorption band of gold nanocrystals. On the other hand, in the case of Example 2, as the irradiation time is doubled as 50 minutes, the maximum absorption band is shifted to short wavelength of 527nm, it can be seen that the broad shoulder (shoulder) is generated. This short wavelength shift means that the size of the gold nanoparticles produced is smaller. In addition, the shoulder is spread over the visible light region and the infrared region, which indicates that the gold nanorods and the gold nanowires are formed by the surface plasmons of the nanorods and the nanowires. In the case of Example 3, the maximum absorption band is shifted further toward shorter wavelengths at 524 nm and is widely distributed over the infrared region at about 640 nm, so that the broad shoulder is slightly smaller than Example 2, but the difference is very small. Therefore, in this case, it can be confirmed that gold nanorods and gold nanowires are formed. Finally, in the case of Example 4, the maximum absorption band again shifts to a wavelength of 541 nm, which means that the generated gold nanorods or nanowires are fragmented and then aggregated together to generate large nanoparticles. On the other hand, it can be seen that the broad shoulders widely distributed in the visible and infrared regions did not change, which means that the size of the nanoparticles or nanorods produced is irregular.

한편, 도 2를 참조하면 비교예 1의 경우 527nm에 금 나노결정의 표면 플라즈몬 흡수 밴드가 나타나지만 가시광선 영역과 적외선 영역에 걸쳐 넓게 분포되어 있는 브로드 쇼울더는 나타나지 않는다. 한편, 실시예 5의 경우에는 최대 흡수 밴드가 526nm에 나타나며 약 630nm 영역의 브로드 쇼울더가 나타난다. 실시예 6의 경우에는 527nm에 최대 흡수 밴드가 나타나고 브로드 쇼울더도 존재하며 실시예 7의 경우에도 529nm에 최대 흡수 밴드가 나타나고 브로드 쇼울더는 약간 증가한 것을 확인할 수 있다. 비교예 1과 실시예 5∼7의 경우에는 조사율과 조사시간이 각기 다르지만 총 조사량은 4155 Gy로써 동일하다. Meanwhile, referring to FIG. 2, in Comparative Example 1, the surface plasmon absorption band of the gold nanocrystals appears at 527 nm, but no broad shoulder is widely distributed in the visible and infrared regions. On the other hand, in Example 5, the maximum absorption band appears at 526 nm and a broad shoulder in the region of about 630 nm. In the case of Example 6, the maximum absorption band appears at 527 nm and there is a broad shoulder, and in Example 7, the maximum absorption band appears at 529 nm and the broad shoulder is slightly increased. In Comparative Example 1 and Examples 5 to 7, the irradiation rate and irradiation time were different, but the total irradiation amount was the same as 4155 Gy.

시험예 2Test Example 2

TEMTEM 사진 측정 Photo measurement

실시예 1∼7 및 비교예 1에 의해 준비된 금 나노물질 분산용액에 대하여 JEM-2100F를 이용하여 TEM 사진을 측정하고 그 결과를 도 3 및 도 4에 도시하였다. 도 3은 실시예 1∼4에 대한 TEM 사진이고, 도 4는 실시예 5∼7 및 비교예 1에 대한 TEM 사진이다.The TEM photographs were measured using JEM-2100F with respect to the gold nanomaterial dispersion solutions prepared in Examples 1 to 7 and Comparative Example 1, and the results are shown in FIGS. 3 and 4. FIG. 3 is a TEM photograph of Examples 1 to 4, and FIG. 4 is a TEM photograph of Examples 5 to 7 and Comparative Example 1. FIG.

도 3을 참조하면, (a)는 실시예 1에 대한 TEM 사진인데 평균입경 3∼45nm의 구형 금 나노입자가 생성되었음을 확인할 수 있다. 다음으로 실시예 2에 대한 사진 (b)를 참조하면 평균입경이 약 20nm의 금 나노입자와 일차원적으로 성장하여 올챙이 모양을 갖는 금 나노로드 및 나노와이어가 형성되어 있음을 알 수 있다. 상기 나노와이어의 직경은 약 13nm이고 상기 금 나노로드와 금 나노와이어는 도 1의 UV-vis 스펙트럼에서 약 640nm 영역의 브로드 쇼울더의 형성에 영향을 미친다. 다음으로 (c)의 경우는 실시예 3에 대한 TEM 사진인데 이를 참조하면 (b)와 거의 비슷한 경향을 보이지만 나노와이어의 종횡비가 약간 감소했음을 알 수 있다. 마지막으로 (d)를 참조하면 평균입경이 2∼50nm인 금 나노입자가 대부분을 차지하고 적은 수의 금 나노로드가 관찰되며 금 나노와이어는 거의 관찰되지 않는다. 이는 이미 언급한 바와 같이, 양성자 빔의 조사율을 일차원적인 성장이 가능한 조사량 이상으로 하여 고정시키고 조사시간을 증가시키는 경우에는 금 나노입자가 생성된 이후, 이를 모핵으로 하여 금 나노로드 및 금 나노와이어가 형성되며 조사시간을 더 길게 하는 경우에는 상기 금 나노로드 및 금 나노와이어가 분절되고 응집하여 불규칙한 형상 의 금 나노입자를 형성하게 된다. 본 발명에서 금 나노입자가 일차원적인 성장을 할 수 있기 위한 조사율의 최소값은 2.77Gy/s 이다. Referring to FIG. 3, (a) shows a TEM photograph of Example 1, showing that spherical gold nanoparticles having an average particle diameter of 3 to 45 nm were generated. Next, referring to the photograph (b) for Example 2, it can be seen that gold nanorods and nanowires having a tadpole shape are formed by one-dimensional growth with gold nanoparticles having an average particle diameter of about 20 nm. The diameter of the nanowires is about 13 nm and the gold nanorods and gold nanowires affect the formation of broad shoulders in the region of about 640 nm in the UV-vis spectrum of FIG. 1. Next, in the case of (c), the TEM photograph of Example 3 shows a similar tendency to that of (b), but it can be seen that the aspect ratio of the nanowires is slightly reduced. Finally, referring to (d), gold nanoparticles having an average particle diameter of 2 to 50 nm occupy most of them, a small number of gold nanorods are observed, and gold nanowires are hardly observed. As mentioned above, if the fixation rate of the proton beam is fixed to more than the dose that allows one-dimensional growth and the irradiation time is increased, the gold nanoparticles are generated after the gold nanoparticles are generated, and then the gold nanorods and the gold nanowires are used as the mother nucleus. When is formed and the irradiation time is longer, the gold nanorods and gold nanowires are segmented and aggregated to form irregular gold nanoparticles. In the present invention, the minimum value of the irradiation rate for allowing gold nanoparticles to grow in one dimension is 2.77 Gy / s.

한편, 도 4를 참조하면, (a)는 비교예 1에 대한 TEM 사진인데, 양성자 빔의 조사율을 1.358Gy/s으로 하고 조사시간을 50분으로 하였을 때에 평균입경이 22nm인 금 나노입자만이 형성되었다는 것을 확인할 수 있다. 상기 조사율 및 조사시간을 조사량으로 환산하면 4155Gy인데, 나머지 실시예 5∼7의 경우에도 양성자 빔의 조사율과 조사시간을 변화시키되 총 조사량은 4155Gy로 동일하다. 한편, 도 4의 (c) 내지 (d)를 참조하면 금 나노입자는 물론 직경이 약 11nm이고 종횡비가 약 2인 금 나노로드와 직경이 약 11nm이고 종횡비가 약 17인 금 나노와이어가 형성되어 있음을 확인할 수 있다.On the other hand, referring to Figure 4, (a) is a TEM photograph of Comparative Example 1, only the gold nanoparticles having an average particle diameter of 22nm when the irradiation rate of the proton beam is 1.358Gy / s and the irradiation time is 50 minutes It can be confirmed that this was formed. The irradiation rate and the irradiation time is 4155Gy in terms of the irradiation dose, and the remaining irradiation rate and irradiation time of the proton beams in the other Examples 5-7, but the total irradiation dose is the same as 4155Gy. Meanwhile, referring to (c) to (d) of FIG. 4, gold nanoparticles, as well as gold nanorods having a diameter of about 11 nm and an aspect ratio of about 2, and gold nanowires having a diameter of about 11 nm and an aspect ratio of about 17 are formed. It can be confirmed.

따라서, 본 발명에 따르면 금 나노입자만을 제조하기 위해서는 양성자 빔의 조사율을 2.77G/s 미만으로 조절하거나, 2.77G/s 이상으로 하더라도 조사시간을 짧게 하면 되고, 금 나노로드 또는 금 나노와이어를 제조하기 위해서는 양성자 빔의 조사율을 2.77G/s 이상으로 하고 조사시간을 조절하면 되기 때문에 필요에 따라 금 나노입자, 금 나노로드는 물론 금 나노와이어를 간편하게 제조할 수 있고, 임계 미셀 농도 이하의 계면활성제를 사용해도 충분하며 별도의 은 이온을 첨가할 필요가 없기 때문에 환경친화적이고 높은 순도의 금 나노물질을 얻을 수 있다는 장점이 있다.Therefore, according to the present invention, in order to manufacture only gold nanoparticles, the irradiation time of the proton beam may be adjusted to less than 2.77 G / s, or the irradiation time may be shortened even if it is 2.77 G / s or more. In order to manufacture, the irradiation rate of the proton beam is set to 2.77 G / s or more and the irradiation time is adjusted so that gold nanoparticles, gold nanorods, as well as gold nanowires can be easily manufactured as necessary. The use of a surfactant is sufficient, and since there is no need to add a separate silver ion, there is an advantage that an environmentally friendly and high purity gold nanomaterial can be obtained.

도 1은 실시예 1∼4에 대한 UV-vis 흡수 스펙트럼이다.1 is a UV-vis absorption spectrum for Examples 1-4.

도 2는 실시예 5∼7 및 비교예 1에 대한 UV-vis 흡수 스펙트럼이다.2 shows UV-vis absorption spectra for Examples 5 to 7 and Comparative Example 1. FIG.

도 3은 실시예 1∼4에 대한 TEM 사진이다.3 is a TEM photograph of Examples 1 to 4.

도 4는 실시예 5∼7 및 비교예 1에 대한 TEM 사진이다.4 is a TEM photograph of Examples 5 to 7 and Comparative Example 1. FIG.

Claims (7)

금염, 세틸트리메틸암모늄 브로마이드 및 수산화나트륨을 혼합한 수용액을 제조하는 단계; 및Preparing an aqueous solution of gold salt, cetyltrimethylammonium bromide and sodium hydroxide; And 1.5∼15 Gy/s의 조사율을 갖는 양성자 빔으로 5 내지 100분 동안 상기 혼합 수용액을 조사하는 단계를 포함하며 상기 혼합 수용액 내의 세틸트리메틸암모늄 브로마이드의 농도는 임계 미셀 농도 이하인 것을 특징으로 하는 금 나노물질의 형상 제어방법.Irradiating the mixed aqueous solution for 5 to 100 minutes with a proton beam having an irradiation rate of 1.5 to 15 Gy / s, wherein the concentration of cetyltrimethylammonium bromide in the mixed aqueous solution is below a critical micelle concentration. Shape control method of material. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 금염은 염화금산칼륨(KAuCl4), 염화금산나트륨(NaAuCl4), 염화금산(HAuCl4), 브롬화금산나트륨(NaAuBr4), 염화금(AuCl), 염화제이금(AuCl3) 및 브롬화금(AuBr3)으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 금 나노물질의 형상 제어방법.The gold salt is potassium chloride (KAuCl 4 ), sodium chlorate (NaAuCl 4 ), gold chlorate (HAuCl 4 ), sodium bromide (NaAuBr 4 ), gold chloride (AuCl), gold chloride (AuCl 3 ) and gold bromide ( AuBr 3 ) shape control method of the gold nanomaterial, characterized in that any one selected from the group consisting of. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 금염은 염화금산이며, 상기 혼합 수용액 내의 상기 염화금산, 세틸트리메틸암모늄 브로마이드 및 수산화나트륨의 몰비는 1:3:15∼1:5:25인 것을 특징으로 하는 금 나노물질의 형상 제어방법. The gold salt is geum chloride, the molar ratio of the geum chloride, cetyltrimethylammonium bromide and sodium hydroxide in the mixed aqueous solution is 1: 3: 15 to 1: 5: 25 shape control method. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 혼합 수용액 내의 세틸트리메틸암모늄 브로마이드의 농도는 0.9∼1mM인 것을 특징으로 하는 금 나노물질의 형상 제어방법.The concentration of cetyltrimethylammonium bromide in the mixed aqueous solution is 0.9 ~ 1mM shape control method of the gold nanomaterial. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 양성자 빔의 조사율을 2.77 Gy/s로 고정시키고 조사시간을 25∼40분으로 하여 평균입경 3∼45nm의 금 나노입자를 제조하는 것을 특징으로 하는 금 나노물질의 형상 제어방법. The method of controlling the shape of a gold nanomaterial, characterized in that the proton beam is fixed at 2.77 Gy / s and the irradiation time is 25-40 minutes to produce gold nanoparticles having an average particle diameter of 3 to 45 nm. 제 1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 양성자 빔의 조사율을 2.77 Gy/s로 고정시키고 조사시간을 50∼85분으로 하여 평균입경 10∼25nm의 금 나노입자와 직경 10∼20nm의 금 나노로드 및 금 나노와이어를 제조하는 것을 특징으로 하는 금 나노물질의 형상 제어방법.The proton beam was irradiated at 2.77 Gy / s and the irradiation time was 50 to 85 minutes to produce gold nanoparticles having an average particle diameter of 10 to 25 nm, gold nanorods having a diameter of 10 to 20 nm, and gold nanowires. Shape control method of the gold nanomaterial. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 양성자 빔의 조사율을 2.77 Gy/s 미만으로 고정시키고 조사시간을 50∼100분으로 하여 평균입경 15∼25nm의 금 나노입자를 제조하는 것을 특징으로 하는 금 나노물질의 형상 제어방법. The shape control method of the gold nanomaterial, characterized in that to produce a gold nanoparticles having an average particle diameter of 15 to 25nm by fixing the irradiation rate of the proton beam to less than 2.77 Gy / s and irradiation time 50 to 100 minutes.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN102107283A (en) * 2010-11-24 2011-06-29 沈阳工业大学 Chemical preparation method for gold nanoparticle hydrosols

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