KR101380900B1 - 나이트로 방향족 폭발물의 안정적인 검출을 위한 나노입자 표면 분자체의 합성과 이를 이용한 폭발물 검출 센서 - Google Patents
나이트로 방향족 폭발물의 안정적인 검출을 위한 나노입자 표면 분자체의 합성과 이를 이용한 폭발물 검출 센서 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 나이트로 방향족 화합물을 감지할 수 있는 나노입자 기반의 나이트로 방향족 폭발물 검출 센서에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 나노입자와 강하게 결합하면서 수용액 상에서 나노입자의 분산력을 향상시키고 동시에 나이트로 방향족 화합물과 결합할 수 있는 분자체를 나노입자의 표면에 도입하여 수용액 상에서 안정적으로 폭발물을 감지하는 방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 나이트로 방향족 화합물을 감지할 수 있는 나노입자 기반의 나이트로 방향족 폭발물 검출 센서에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 나노입자와 강하게 결합하면서 수용액 상에서 나노입자의 분산력을 향상시키고 동시에 나이트로 방향족 화합물과 결합할 수 있는 분자체를 나노입자의 표면에 도입하여 수용액 상에서 안정적으로 폭발물을 감지하는 방법에 관한 것이다.
폭발물로 사용되는 대표적인 화합물은 트라이나이트로톨루엔(trinitrotoluene, TNT) 이나 다이나이트로톨루엔(dinitrotoluene, DNT) 와 같은 나이트로 방향족 화학물질을 포함하고 있어, 이와 같은 화학물질을 검출하는 다양한 방법이 개발되고 있다. 이온 이동성 분광측정기 (ion mobility spectroscopy) 나 중성자 탐지기를 이용하여 폭발물에 함유된 화학 물질을 검출하는 방법들이 연구 개발되고 있으나 바이오센서에 비해 검출시간이 상대적으로 길고, 고가의 비용이 드는 단점이 있다. 최근에는 나노입자의 흡광이나 형광변화를 이용하는 센서가 많이 개발되었고, 이는 측정 장치를 간단하게 구현할 수 있고, 반응 시간이 짧아 실시간 폭발물 센서로 응용 가능성이 높다. 나노입자를 이용하여 TNT를 검출한 예로는 나노입자 표면에 1차아민 그룹을 말단으로 갖는 분자체를 도입한 것을 이용한 예가 있고, 1차아민 그룹과 TNT 사이에 마이센하이머 복합체(Meisenheimer complex)를 형성하거나 아민과 TNT 사이의 산-염기 상호작용으로 TNT 음이온이 양전하의 아민 리간드에 끌리는 것이 알려져 있다. 그러나 기존에 TNT 를 검출하기 위하여 사용된 나노입자들은 표면 리간드에서 나노입자에 결합하는 부분이 티올기로 나노입자와의 결합력이 비교적 약하며, 다른 말단은 1차아민기로 pH 변화 또는 이온세기 변화에 민감하게 반응하여 나노입자의 응집체가 형성되거나 분산력이 떨어질 것으로 예상된다. 그러나 최근 TNT 와 같은 나이트로 방향족 화합물 등에 의한 환경 오염이 문제가 되고 있는 만큼 바닷물이나 지하수 등의 환경 샘플에서 TNT 를 바로 검출하기 위해서는 넓은 pH 영역과 높은 이온세기 환경에서 안정적인 센서를 구현할 필요가 있다.
본 발명에서 해결하고자 하는 과제는 넓은 pH 범위와 높은 이온세기에서 안정하게 폭발물을 검출할 수 있는 나노입자를 제공하는 것이다.
본 발명에서 해결하고자 하는 다른 과제는 나노입자를 이용하여 폭발물 검출을 안정적으로 할 수 있는 새로운 화합물을 제공하는 것이다.
본 발명에서 해결하고자 하는 또 다른 과제는 수용액의 이온 세기를 조절하여 나노입자를 이용한 폭발물 검출의 민감도를 높이는 방법을 제공하는 것이다.
상기와 같은 문제를 해결하기 위해서, 본 발명에 따른 나노입자는 표면에 나노입자를 안정적으로 분산시켜 주면서 폭발물과의 결합을 유도하는 리간드로 둘러싸여 있는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따른 폭발물 검출 방법은 표면에 고차 아민기가 형성된 나노 입자를 이용하여 폭발물을 감지하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따른 폭발물 감지용 나노 입자는 나노 입자 표면에 고차 아민기가 형성된 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따른 폭발물 감지용 나노입자의 제조 방법은 나노입자와 나노입자에 반응하는 적어도 하나의 반응성기와 적어도 하나의 고차 아민기를 포함하는 분자체를 결합시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 나노입자는 1000 nm미만의 직경을 가지는 반도체 나노입자를 말한다. 일부 실시예에 있어서, 상기 나노입자는 미국 국립과학재단(National Science Foundation)에서 정의한 것에 따르면, 나노입자는 300 nm미만의 직경을 가진다. 일부 구체 예에서, 나노입자는 미국국립보건원(National Institutes of Health)에서 정의한 것에 따르면 직경이 100 nm미만이다.
본 발명에 있어서, 상기 나노입자는 하나의 나노 입자로 이루어질 수 있으며, 또한 여러 개의 나노입자들이 응집되어 하나의 나노입자를 이루는 형태를 이룰 수 있으며, 상기 나노입자는 내부가 채워진 고밀도의 나노입자이거나 내부에 격실이나 공간이 형성된 나노입자의 형태를 이룰 수 있다. 본 발명의 일 실시에 있어서, 상기 나노 입자는 단층 또는 다층 형태를 이룰 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 나노 입자는 금속, 비금속, 세라믹, 플라스틱, 고분자, 생물학적 소재, 반도체, 양자점, 또는 복합 재질등의 다양한 재질로 이루어 질 수 있으며, 또한, 형광성 입자일 수 있다. 상기 복합 재질이라 함은 예를 들어, 내부는 세라믹이나 고분자와 같은 비금속 재질의 핵제가 들어 있으며, 외부는 금속으로 코팅된 입자일 수 있다.
본 발명에 따른 나노입자는 이론적으로 한정된 것은 아니지만, 나노입자의 표면에 형성된 분자체가 넓은 pH 범위, 높은 염의 농도 조건에서 나노입자가 분산력을 유지할 수 있고, 독립적인 크기를 유지하게 해준다.
본 발명에 있어서, 상기 고차 아민기는 2차 이상의 아민기이며, 보다 바람직하게는 3차 아민기 또는 4차 아민기, 일예로 암모늄기이다.
본 발명의 실시에 있어서, 상기 3차 아민기는 -NR3 +로 표현될 수 있으며, 여기서, 상기 R은 수소 또는 C1-C8 알킬이다.
본 발명에 있어서, 표면에 고차 아민기가 형성된 나노 입자는 용액, 바람직하게는 수용액에 분산 또는 용해되어 물 속에 존재하는 폭발물을 감지하게 된다.
본 발명에 있어서, 상기 폭발물과 나노입자의 결합은 용액 속에 존재하는 이온 함량을 증가시켜 향상될 수 있으며, 상기 이온 함량의 증가는 NaCl을 용해시켜 이루어질 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 분자체는 도 1에서 나타난 예와 같이, 한쪽은 디티올기(dithiol group) 와 같은 나노입자 표면에 강하게 결합하는 부착 영역이고, 다른 한쪽은 3차아민기(tertiary amine group) 와 같이 나노입자에 분산력을 제공하면서 나이트로 방향족 폭발물과 결합할 수 있는 작용기 영역이고, 나머지 중간 연결 영역으로 이루어진다.
본 발명에 있어서, 상기 분자체 또는 화합물은 단량체, 다이머나 트라이머와 같은 올리고머, 고분자 화합물일 수 있으며, 바람직하게는 분자체의 길이가 나노입자의 외경보다 짧아, 분자체가 나노입자를 둘러싸지 못하고, 분산된 상태에서 입자의 중심에서 외부로 뻗어가는 형태로 결합되어, 나노 입자의 가장 바깥쪽 표면에 폭발물과 결합하는 부분이 분포되도록 하는 것이 좋다.
본 발명의 실시에 있어서, 상기 부착 영역은 나노 입자의 표면에 강하게 결합할 수 있는 능력을 가진 부분으로써, 나노입자의 표면에 안정적으로 결합할 수 있는 한 제한이 사용할 수 있으며, 예를 들어 티올기(-SH), 아민기(-NH2, -NH), 포스포네이트기(-PO3H), 포스파이드기(-P), 포스핀옥사이드기 (-P=O), 카르복시기 (-COOH), 하이드록시기 (-OH), 이미다졸기 (-imidazole), 다이올기 (-diole) 등을 한 분자 내 두 개 이상 포함하여 나노입자 표면과 강한 결합을 형성하고, 이에 제한되지는 않는다.
본 발명의 실시에 있어서, 상기 작용기 영역은 표면 분자체에서 부착 영역의 반대편 말단에 위치하며, 양전하를 띄어 수용액에서의 나노입자의 안정한 분산을 보장하고, TNT와 같은 나이트로 방향족 폭발물과 결합할 수 있는 영역을 의미한다. 3차 아민, 4차 아민을 포함 할 수 있으며 이에 제한되지 않는다.
본 발명의 실시에 있어서, 상기 연결 영역은 부착 영역과 작용기 영역을 연결하는 부분으로 공유 결합으로 강하게 연결되어 하나의 분자체를 형성시키는 영역을 의미한다. 일정한 부착영역을 가지고 서로 다른 작용기 영역을 도입할 수 있거나 일정한 작용기 영역에 대하여 서로 다른 부착영역을 도입할 수 있어 원하는 분자체들 간의 연결을 위하여 다양한 작용기를 선택하여 사용할 수 있다. 사용할 수 있는 연결 영역으로 아미드 결합 (-CONH-), 탄소 결합 (-(CH2)n-), 폴리에틸렌글리콜 (-(CH2CH2O)n-), 트리아졸 (triazole)을 포함 할 수 있으며, 여기서 n은 바람직하게는 1-100 사이의 정수, 보다 바람직하게는 1-20 사이의 정수이며, 이에 제한되지 않는다.
본 발명의 실시에 있어서, 상기 연결 영역은 탄소 결합 (-(CH2)n-) 과 같은 소수성 부분을 포함하여 TNT와 같은 나이트로 방향족 폭발물과 소수성 결합을 형성할 수 있고, 용액의 이온세기를 높인 경우 나노입자와의 거리를 줄여 폭발물 검출의 민감도를 향상시킬 수 있다.
본 발명의 실시에 있어서, 폭발물의 검출 방법은 나노입자의 종류에 따라 상이할 수 있으며, 나노입자와 폭발물과의 결합에 의한 나노입자의 광학 특성 변화, 폭발물과의 결합에 의한 나노입자 사이의 거리 변화에 따른 광학 특성 변화 등을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 나노입자는 넓은 pH 범위와 높은 이온세기에서 안정한 분산 상태를 유지하면서 폭발물과 결합할 수 있는 리간드를 포함한다. 따라서 수용액 상에서 pH 와 이온세기의 변화에도 안정적으로 폭발물과 결합할 수 있는 안정성이 높은 폭발물 센서의 개발에 유용하게 이용될 수 있으며, 이에 따라 바닷물에 녹아있는 폭발물의 검출도 가능하다.
도1은 나노입자의 표면 개질에 사용되는 1차 아민 또는 3차 아민을 말단으로 갖는 리간드의 합성과정 모식도이고,
도2는 유기 용매에서 합성된 나노입자를 전하를 띄는 분자로 표면 치환하는 나노입자 표면개질의 모식도이고,
도3은 클로로포름 또는 물에 분산된 CdSe/CdS/ZnS (핵/껍질/껍질) 양자점의 흡광 (왼편) 과 형광 (오른편) 스펙트럼이고,
도4는 나노입자의 표면 개질에 사용되는 리간드에 따른 수용액에서 나노입자의 안정성을 비교하기 위하여 그 예로 1차 아민 그룹 말단의 리간드로 둘러싸인 양자점 (QD-NH3 +) 과 3차 아민 그룹 말단의 리간드로 둘러싸인 양자점 (QD-NH(CH3)2 +) 의 수용액에서 분산력을 비교하여 나타낸것이다. (좌)는 pH (pH 5~10) 환경 변화에 따른 양자점의 수화 크기 변화이며, (우)는 이온 세기 (NaCl 농도, 0~1.5 M) 변화에 따른 양자점의 수화 크기 변화이다. 수화 크기가 클수록 양자점이 불안정해져 수용액 상에서 고르게 분산되지 못하고 응집체를 형성하여 양자점의 응용의 가능성이 낮아진다.
도5는 카르복시기 그룹 말단의 리간드로 둘러싸여 음전하를 띠는 양자점 (QD-COO-)과 3차 아민 그룹 말단의 리간드로 둘러싸여 양전하를 띠는 양자점 (QD-NH(CH3)2 +) 에 TNT 를 가한 경우 형광 변화를 나타낸 그래프이고,
도6은 3차 아민 그룹 말단의 리간드로 둘러싸인 양자점 (QD-NH(CH3)2 +) 용액에 TNT 를 가한 후 각기 다른 농도의 NaCl 수용액을 가한 경우 양자점의 형광 변화를 나타낸 그래프이고, 각 점에서 형광세기는 양자점 용액에 TNT를 가하지 않고 NaCl 수용액만 가한 경우로 보정하였다.
도2는 유기 용매에서 합성된 나노입자를 전하를 띄는 분자로 표면 치환하는 나노입자 표면개질의 모식도이고,
도3은 클로로포름 또는 물에 분산된 CdSe/CdS/ZnS (핵/껍질/껍질) 양자점의 흡광 (왼편) 과 형광 (오른편) 스펙트럼이고,
도4는 나노입자의 표면 개질에 사용되는 리간드에 따른 수용액에서 나노입자의 안정성을 비교하기 위하여 그 예로 1차 아민 그룹 말단의 리간드로 둘러싸인 양자점 (QD-NH3 +) 과 3차 아민 그룹 말단의 리간드로 둘러싸인 양자점 (QD-NH(CH3)2 +) 의 수용액에서 분산력을 비교하여 나타낸것이다. (좌)는 pH (pH 5~10) 환경 변화에 따른 양자점의 수화 크기 변화이며, (우)는 이온 세기 (NaCl 농도, 0~1.5 M) 변화에 따른 양자점의 수화 크기 변화이다. 수화 크기가 클수록 양자점이 불안정해져 수용액 상에서 고르게 분산되지 못하고 응집체를 형성하여 양자점의 응용의 가능성이 낮아진다.
도5는 카르복시기 그룹 말단의 리간드로 둘러싸여 음전하를 띠는 양자점 (QD-COO-)과 3차 아민 그룹 말단의 리간드로 둘러싸여 양전하를 띠는 양자점 (QD-NH(CH3)2 +) 에 TNT 를 가한 경우 형광 변화를 나타낸 그래프이고,
도6은 3차 아민 그룹 말단의 리간드로 둘러싸인 양자점 (QD-NH(CH3)2 +) 용액에 TNT 를 가한 후 각기 다른 농도의 NaCl 수용액을 가한 경우 양자점의 형광 변화를 나타낸 그래프이고, 각 점에서 형광세기는 양자점 용액에 TNT를 가하지 않고 NaCl 수용액만 가한 경우로 보정하였다.
실시예1> CdSe/CdS/ZnS (핵/껍질/껍질) 양자점의 합성
본 명세서에서 밝히는 양자점의 합성방법은 다양한 합성 방법 중 하나의 대표적인 예시를 드는 것일 뿐 이에 제한되지는 않는다.
높은 형광효율의 양자점을 위하여 유기용매에서 고온 열분해 방법으로 CdSe 양자점을 합성한 후에 CdS/ZnS 껍질을 올려 CdSe/CdS/ZnS (핵/껍질/껍질) 구조의 양자점을 합성한다.
먼저 카드뮴셀레나이드 (CdSe) 양자점을 Yu 와 Peng 이 보고한 방법을 변형하여 합성하였다. (W. W. Yu and X. Peng. Angew. Chem. Int. Edit. 2002, 41, 2368-2371.) 셉텀 유리병(septum vial)에 카드늄아세테이트(cadmium acetate) 0.75 g(2.4 mmol)과 올레산(oleic acid) 1.8 mL(6.0 mmol)을 넣고 100℃, 진공상태에서 녹인다. 카드늄 아세테이트(Cadmium acetate)가 다 녹으면 실온으로 식히고, 셀레늄 0.47 g을 트리옥틸포스핀(trioctylphosphine: TOP) 6 mL 에 녹인 용액과 섞는다. 15 mL의 옥타데센(octadecene)과 4 mL(12 mmol)의 올레일아민(oleylamine)을 50 mL 3구 둥근 플라스크에 담고 질소 기체 하에서 315℃까지 가열한다. 온도가 다 올라가면 카드늄(cadmium)과 셀레늄(selenium)의 혼합물을 반응기에 빠르게 주입하고 30 초 후에 가열 맨틀을 제거하여 반응용액을 실온으로 식힌다. 합성된 카드뮴셀레나이드 양자점을 헥세인으로 희석하고, 반응 후 남은 유기물질들을 제거하기 위해 과량의 메탄올을 넣어 원심분리기로 나노결정을 침전시킨다.
앞서 합성한 CdSe 양자점에 CdS/ZnS 껍질을 차례로 입혀 CdSe/CdS/ZnS (핵/껍질/껍질) 양자점을 합성하는 과정은 Dabbousi 등이 보고한 방법을 참고하였다. (B. O. Dabbousi et al., J. Phys. Chem. B 1997, 101, 9463 475) 50 mL 3구 둥근 플라스크에 옥타데센(octadecene) 15 mL를 넣고 60 ℃, 질소 기체 환경을 만들어 2 mL 헥세인에 분산시킨 CdSe 용액 (1.70x10-4 mmol)을 주입한다. 진공으로 헥세인을 제거한다. 온도를 120 ℃로 맞추고 95 μl의 올레산(oleic acid)에 카드뉴ㄴ 아세테이트(cadmium acetate) 38 mg을 녹인 용액에 TOP 5 mL와 비스(트리메틸시릴)설파이드( bis(trimethylsilyl)sulfide) 24.7 μL를 넣은 Cd/S 선구물질을 주사기 펌프를 이용해 가하고, 30분간 교반한다. 온도를 140 ℃로 맞추고 TOP 10 mL에 44.8 μL의 디에틸징크(diethylzinc)와 82.1 μl의 비스(트리메틸시릴)설파이드( bis(trimethylsilyl)sulfide)를 녹인 Zn/S 선구 물질을 주사기 펌프를 이용해 가하고 30분간 교반한다. 반응이 끝난 후 CdSe/CdS/ZnS (핵/껍질/껍질) 양자점을 CdSe 양자점과 마찬가지로 메탄올을 가하여 침전시킨다.
실시예2> 아민 그룹 말단의 나노입자 표면 리간드 합성
양자점의 표면 리간드는 (±)-알파-리포산((±)-α-lipoic acid) 에 N,N-디메틸에틸렌디아민(N,N-dimethylethylendiamine)을 결합하여 합성하였고 그 합성과정의 모식도를 도1에 나타내었다. (±)-알파-리포산 (20 mmol)와 1,1'-카보일디이미다졸(1,1'-carbonyldiimidazole)(26 mmol)을 30 mL 의 무수 클로로포름에 녹인 후 질소기체 하, 상온에서 20분간 교반한다. 상기 용액을 N,N-디메틸에틸렌디아민(100 mmol) 이 담긴 플라스크에 질소기체 하, 얼음 수조에서 한 방울씩 가하고 2시간 동안 교반한다. 생성물 (LA-N(CH3)2)을 10% NaCl 수용액(80 mL)으로 3번, 10 mM NaOH 수용액(80 mL)으로 2번 씻고, 마그네슘설파이드(magnesium sulfate)를 가하여 물을 제거한다.
실시예3> 양자점의 표면개질
상기 실시예1에서 합성한 CdSe/CdS/ZnS 양자점의 표면을 실시예2에서 합성한 LA-N(CH3)2 리간드로 개질하였다. LA-N(CH3)2 (0.1 mmol) 를 2 mL 의 클로로포름에 분산시킨 후, pH 4 정도의 수용액을 가하여 2 mL 물에 분산시킨다. LA-N(CH3)2 가 분산된 수용액에 NaBH4(0.2 mmol) 을 가하여 LA-N(CH3)2 의 디설파이드 결합(disulfide bond)를 환원시켜 디하이드로리포익 산-터셔리아민(dihydrolipoic acid-tertiary amine)(DHLA-N(CH3)2) 형태로 만든다. pH 10 정도로 높여 DHLA-N(CH3)2 를 클로로포름에 분산시킨 후, 클로로포름에 분산된 CdSe/CdS/ZnS 양자점 (1 nmol) 을 가하여 60 ℃, 질소 기체 하에서 약 3시간 교반한다. pH 5 정도로 낮춰 표면 개질된 양자점을 수용액에 분산시킨 후 50,000 원심필터(centrifugal filter)를 이용해 투석하여 여분의 리간드를 제거한다. 도3은 양자점의 표면개질 전과 후에 흡광 및 형광 스펙트럼으로 표면 개질 후 양자점의 광학적 특성에 변화가 없음을 알 수 있다.
실시예4> 양자점의 수용액 상에서의 안정성 확인
3차아민 그룹 말단의 리간드로 둘러싸인 양자점이 넓은 pH에서 안정하다는 것과 높은 이온세기에서도 안정하다는 것을 보여주기 위하여 기존에 폭발물 검출에 많이 사용되어온 1차아민 그룹 말단의 리간드로 둘러싸인 양자점을 대조군으로 사용하였다. 이 양자점들의 용액의 pH를 변화 시키며 관찰한 수화크기 변화 그래프와 이온세기를 변화시키며 관찰한 수화크기의 변화 그래프를 도 4에 나타내었다.
실시예5> 폭발물에 의한 양자점의 소광효과 측정
나이트로 방향족 폭발물에 의한 양자점의 소광효과를 확인하기 위하여 트리니트로톨루엔(trinitrotoluene) (TNT)를 사용하였다. 상기 실시예3에서 합성한 양자점 수용액은 100 nM 로 준비하고, TNT는 200 μM 농도의 수용액을 준비하여 실험 시 물로 희석하여 사용한다. 양자점 용액에 TNT를 가하면서 400 nm에서 여기시키고 형광을 측정한다. 이때, 형광의 측정은 TNT를 가한 후 10분 뒤에 실시하였으며 실험결과를 하기 도5에 기재하였다. DHLA-N(CH3)2 표면의 양자점은 TNT를 가함에 따라 10 분 내로 형광이 감소하는 것을 확인할 수 있다. TNT 와 양자점 표면의 아민그룹 사이의 정전기적 인력을 확인하기 위하여 DHLA-N(CH3)2 대신 DHLA 로 치환되어 카르복시기 그룹 말단의 리간드로 둘러싸여 음전하의 양자점에 TNT를 가한 경우 TNT의 농도에 관계없이 형광이 일정함을 확인하였다.
양자점과 TNT를 섞은 후 NaCl 수용액을 가하며 형광 변화를 측정하였고 그 결과를 도6에 나타내었다. 100 nM 양자점에 10 uM 의 TNT 를 가하고 30분 뒤에 각 1 mM, 10 mM, 100 mM 의 NaCl 수용액을 가하였다. 이온세기가 양자점의 형광에 미치는 영향을 고려하여 TNT 없이 양자점만 있는 용액에 NaCl을 가하여 형광을 보정하였다. 양자점과 TNT의 혼합 용액에 NaCl 수용액을 가한 경우 양자점과 TNT 만 있는 경우보다 양자점의 형광이 감소하고, 시간이 지남에 따라 NaCl 수용액의 농도가 진할수록 형광이 많이 감소하였다. 이것은 이온 농도가 높아지면 양자점 표면 리간드와 TNT 사이의 결합력이 커지기 때문으로 생각된다. 따라서 양자점의 표면 리간드와 이온 농도를 적절히 조절하면 수용액에서 TNT 감지의 효율을 높일 수 있을 것으로 예상된다.
Claims (21)
- 표면에 고차 아민기가 형성된 나노 입자를 이용하여 폭발물을 감지하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 고차 아민기는 3차 이상의 아민기인 것을 특징으로 하는 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 나노 입자의 광학 특성 변화를 이용하여 폭발물을 감지하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 나노 입자는 형광 나노 입자인 것을 특징으로 하는 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 나노 입자는 양자점인 것을 특징으로 하는 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 나노입자를 포함하는 수용액의 이온 농도를 증가시키는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제6항에 있어서, NaCl을 용해시켜 이온 농도를 증가시키는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 고차 아민기는 -NR3 +, 여기서, 상기 R은 수소 또는 C1-C8 알킬로 표현되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 고차 아민기가 형성된 나노 입자는, a)나노입자와 b)상기 나노입자에 반응하는 적어도 하나의 반응성기와 적어도 하나의 고차 아민기를 포함하는 분자체가 반응하여 형성된 것을 특징으로 하는 방법.
- 제9항에 있어서, 상기 반응성기는 디시올기인 것을 특징으로 하는 방법.
- 나노 입자 표면에 고차 아민기가 형성된 것을 특징으로 하는 폭발물 감지용 나노 입자.
- 제11항에 있어서, 상기 폭발물 감지용 나노 입자는 나노입자에 상기 나노입자에 반응하는 적어도 하나의 반응성기와 적어도 하나의 고차 아민기를 포함하는 분자체가 결합된 것을 특징으로 하는 폭발물 감지용 나노 입자.
- 제12항에 있어서, 상기 고차 아민기는 -NR3 +로 표현되며, 여기서 상기 R은 수소 또는 C1-C8 알킬인 것을 특징으로 하는 폭발물 감지용 나노 입자.
- 제12항에 있어서, 상기 반응성기는 티올기(-SH), 아민기(-NH2, -NH), 포스포네이트기(-PO3H), 포스파이드기(-P), 포스핀옥사이드기 (-P=O), 카르복시기 (-COOH), 하이드록시기 (-OH), 이미다졸기 (-imidazole), 다이올기 (-diole)에서 선택된 관능기를 2이상 포함하는 것을 특징으로 하는 폭발물 감지용 나노입자.
- 제12항에 있어서, 상기 분자체는 상기 반응성기와 고차 아민기가 아미드 결합 (-CONH-), 탄소 결합 (-(CH2)n-) 여기서 n은 1-100 사이의 정수, 폴리에틸렌글리콜 (-(CH2CH2O)n-), 트리아졸 (triazole)에서 하나 이상 선택되는 연결부위를 통해서 연결되는 것을 특징으로 하는 폭발물 감지용 나노 입자.
- 제12항에 있어서, 상기 분자체는 하기 화학식(1)로 표현되는 것을 특징으로 하는 폭발물 감지용 나노 입자.
(1)
- 나노입자와 나노입자에 반응하는 적어도 하나의 반응성기와 적어도 하나의 고차 아민기를 포함하는 분자체를 결합시키는 것을 특징으로 하는 폭발물 감지용 나노 입자 제조 방법.
- 제17항에 있어서, 상기 고차 아민기는 -NR3+로 표현되며, 여기서 상기 R은 수소 또는 C1-C8 알킬인 것을 특징으로 하는 폭발물 감지용 나노 입자 제조 방법.
- 제17항에 있어서, 상기 반응성기는 티올기(-SH), 아민기(-NH2, -NH), 포스포네이트기(-PO3H), 포스파이드기(-P), 포스핀옥사이드기 (-P=O), 카르복시기 (-COOH), 하이드록시기 (-OH), 이미다졸기 (-imidazole), 다이올기 (-diole)에서 선택된 관능기를 2이상 포함하는 것을 특징으로 하는 폭발물 감지용 나노입자 제조 방법.
- 제17항에 있어서, 상기 분자체는 상기 반응성기와 고차 아민기가 아미드 결합 (-CONH-), 탄소 결합 (-(CH2)n-) 여기서 n은 1-100 사이의 정수, 폴리에틸렌글리콜 (-(CH2CH2O)n-), 트리아졸 (triazole)에서 하나 이상 선택되는 연결부위를 통해서 연결되는 것을 특징으로 하는 폭발물 감지용 나노 입자 제조 방법.
- 제17항에 있어서, 나노 입자에 하기 화학식(2)로 표현되는 화합물을 결합시키는 것을 특징으로 하는 폭발물 감지용 나노 입자 제조 방법.
(2)
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