KR101583365B1 - 아조벤젠 자기―조립된 단일층의 시스―트랜스 광변환 방법 - Google Patents

아조벤젠 자기―조립된 단일층의 시스―트랜스 광변환 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 아조벤젠의 시스-트랜스의 변환방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 금 나노파티클을 합성하는 단계; 상기 나노파티클 표면에서 아조벤젠(azobenzene) 함유 분자 용액을 첨가하여 상기 분자의 자기-조립된(self-assembled) 단일층을 합성하는 단계; 및 상기 단일층에 광을 조사하여 아조벤젠 함유 분자의 시스-트랜스의 광변환을 유도하는 단계를 포함하는 아조벤젠 함유 분자의 자기-조립된 단일층의 시스-트랜스 광변환 방법에 관한 것이다. 본 발명의 광변환 방법은 아조벤젠 함유 분자를 시스-트랜스 상호전환 과정에서 비가역적으로 일어나게 하므로, 분자 전자공학의 금속 표면에서 가역적 스위치로 작용하는 분자로 이용할 수 있다.
아조벤젠, 광변환, 자기-조립, 시스-트랜스 이성질체

Description

아조벤젠 자기―조립된 단일층의 시스―트랜스 광변환 방법{Cis-to-trans Photoconversion Method of Azobenzene Self-Assembled Monolayer}
본 발명은 아조벤젠의 시스-트랜스의 변환방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 금 나노파티클 표면에서 아조벤젠 함유 분자의 자기-조립된 단일층의 시스-트랜스 광변환 방법에 관한 것이다.
비록 최초의 광색성(photochromic) 분자의 발견은 19세기로 거슬러 올라갈 수 있지만(M. Fritzsche, Comptes Rendus Acad. Sci. 1867, 64, 1035), 이들의 체계적 연구는 매우 최근까지도 이루어지지 않았다. 지난 몇 십년 동안, 광색성 분자는 소거가능한 광메모리 매체(erasable optical memory media) 및 광 전환구성요소(optical switch component)와 같은 다양한 광자 장치(photonic device)에 응용 때문에 다시금 주목을 받고 있다(Y.W. Yi, T.E. Furtak, Appl. Phys. Lett. 2004, 85, 4287 ; Federica Ciuchi, Alfredo Mazzulla, Giovanni Carbone, Gabriella Cipparrone, Macromolecules 2003, 36, 5689 ; S. Kurihara, Y. Hatae, T. Yoshioka, M. Moritsugu, T. Ogata, T. Nonaka, Appl. Phys. Lett. 2006, 88, 103121 ; Fritz V?gtle, Marius Gorka, Richard Hesse, Paola Ceroni, Mauro Maestri, Vincenzo Balzani,Photochem. Photobiol. Sci.,1, 45 ; F. J. Rodr?guez, C. S?nchez, B. Villacampa, R. Alcal, R. Cases, M. Millaruelo, L. Oriol, Appl. Phys. Lett. 2005, 86, 021907). 흡수 스펙트럼(absorption spectrum), 굴절율(refractive index), 산화/환원전위(oxidation/reduction potential), 및 진동(적외선 또는 라만)(vibrational (infrared or Raman)) 스펙트럼에서 광색성 분자는 다른 물리적 성질을 갖는 2가지 이성질체를 갖기 때문에, 이들은 다음 세대를 위한 소거가능한 매체(erasable media)의 뛰어난 후보 물질일 수 있다(O. Henneberg, Th. Geue, U. Pietsch, M. Saphiannikova, B. Winter, Appl. Phys. Lett. 2004, 84, 1561 ; Mayuko Uda, Atsuya Momotake, Tatsuo Arai,Photochem. Photobiol. Sci.,2, 845 ; M. Ivanov, D. Ilieva, G. Minchev, Ts. Petrova, V. Dragostinova, T. Todorov, L. Nikolova. Appl. Phys. Lett. 2005, 86, 181902 ; Mariano L. Bossi, Pedro F. Aramend?a,Photochem. Photobiol. Sci.,1, 507 ; M.C. Petty, M.R. Bryce, D. Bloor, An Introduction to Molecular Electronics E. Arnold; London; 1995).
지난 10여 년 동안에, 다양한 연구분야에서 연구활동이 수반된 아조벤젠(azobenzene) 염료에 대한 증가하는 관심이 나타났다(O. Yaroschuk, T. Sergan, J. Lindau, S.N. Lee, J. Kelly, L.-C. Chien, J. Chem. Phys. 2001, 114, 5330 ; H. Rau, In Photochroism; Molecules and Systems edited by H. Durr, H. Bouas- Laurent; Elsevier: Amsterdam, 1990, pp165-192 and references therein). 아조벤제-함유 분자는 2가지 이성질체가 있는데, 이성질체 형태는 2개의 페닐링과 CN=NC 평면사이의 2면각(dihedral) 각도에 의해 결정된다(H. Fliegl, A. K?hn, C. H?ttig, R. Ahirichs, J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 9821). Trans-아조벤젠은 자외선에 의한 여기(excitation)를 통해 페닐링의 회전 또는 전도됨에 의해 cis-아조벤젠으로 전환될 수 있다; cis-아조벤젠에서 trans-아조벤젠으로 반대로의 전환은 가시광선 또는 열적 이성질체화(thermal isomerization)를 통해 얻어질 수 있다(B-Y. Choi, S-J. Kahang, S. Kim, H. Kim, H.W. Kim, Y.J. Song, J. Ihm, Y. Kuk, Phys. Rev. Lett. 2006, 96, 156106). 일반적으로, π->π* 상태에서 광조사는 cis-이성질체에 가깝게 놓여지고, 반면에 n->π* 밴드에서 광조사는 trans-이성질체로 이동한다.
분자 전자공학(molecular electronics)의 가장 주요한 목적중의 하나는 금속 표면에서 스위치로 작용하는 분자를 제조하는 것이다(B.L. Feringa, Molecular Switches, Wiley-VCJ. Weinheim, Germany, 2001). 광색성 분자가 광원의 외부적 자극(trigger)에 반응하여 2가지 이성질체 상태에서 가역적으로 스위치 할 수 있다는 것을 고려한다면, 실용적인 이유의 측면에서 금속 표면에서 광색성 분자의 분자적 구조의 보다 나은 이해는 매우 중요함에 틀림없다(N. Katsonis, T. Kudernac, M. Walco, S.J. van der Molten, B.J. van Wees, B.L. Feringa, Adv. Mater. 2006, 18, 1397).
표면-증강 라만 분산(Surface-enhanced Raman scattering ; SERS)은 다의성 선택법칙(equivocal selection rule) 및 몇 가지 금속에 한정된 적용에도 불구하고 서브모노레이어 적용범위 한계(submonolayer coverage limit)에서 금속 기질에 흡착물(adsorbate)을 모니터링하는 가장 민감한 기법중의 하나였다(G.C. Schatz, R.P. van Duyne, In Handbook of Vibrational Spectroscopy edited by J.M. Chalmers, P.R. Griffiths, John Wiley & Sons: New York, 2002, 1, 759). 나노구조의 계면(interfacial) 구조는 SERS를 사용하여 진동 특징에 의해서 설명될 수 있었다(A.K. Kalkan, S.J. Fonash, Appl. Phys. Lett. 2006, 89, 233103). Faraday에 의해 이루어진 최근의 보고에 의하면(M. Faraday, Phil. Trans. 1857, 147, 145), SERS 기질의 하나로서 금의 콜로이드 분산의 물리화학 특성이 체계적으로 이루어지지 못했다고 보고하였다(G. Schmid, Chem. Rev. 1992, 92, 1709 ; A. Henglein, J. Phys. Chem. 1993, 97, 5457 ; P. Mulvaney, Langmuir 1996, 12, 788).
비록 수많은 스펙트로스코피 연구가 종래에 보고되었지만, 본 발명자들이 알고 있는 한에서는 금속 표면에서 아조벤젠 화합물의 cis-trans 이성질체화에 대한 어떠한 상세한 SERS 연구가 보고된 바는 없다.
이에, 본 발명자들은 아조벤젠에 기초한 자기-조립된 단일층의 이성질체화 행동을 연구하던 중, 금 나노파티클 표면에 흡착된 4- dimethylaminoazobenzenecarboxylate(4DAzC)의 SERS 연구를 통해 시스-트랜스의 광변환을 확인함으로써 본 발명을 완성하였다.
본 발명의 목적은 전자공학의 금속 표면에서 가역적 스위치로 작용하는 분자를 제조하기 위하여, 금 나노파티클 표면에서 아조벤젠 함유 분자의 광변환 방법을을 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 ⅰ) 금 나노파티클을 합성하는 단계; ⅱ) 상기 나노파티클 표면에서 아조벤젠(azobenzene) 함유 분자 용액을 첨가하여 상기 분자의 자기-조립된(self-assembled) 단일층을 합성하는 단계; 및 ⅲ) 상기 단일층에 광을 조사하여 아조벤젠 함유 분자의 시스-트랜스의 광변환을 유도하는 단계를 포함하는 아조벤젠 함유 분자의 자기-조립된 단일층의 시스-트랜스 광변환 방법을 제공한다.
이하에서 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
본 발명의 아조벤젠 함유 분자의 자기-조립된 단일층의 시스-트랜스 광변환 방법에 있어서, 상기 광변환의 측정은 라만 스펙트로스코피를 수단으로 이루어지는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 아조벤젠 함유 분자의 자기-조립된 단일층의 시스-트랜스의 광변환 방법에 있어서, 상기 아조벤젠 함유 분자는 아미노, 티올, 아세틸렌, NC 및 NCS로 이루어진 군중에서 선택된 결합그룹(anchoring group)이 아조벤젠에 결합된 분자인 것이 바람직하고, 4DAzC(4-dimethylaminoazobenzenecarboxylate)인 것 가장 바람직하다. 또한, 상기 광변환시 사용되는 광은 300~1100 ㎚의 파장인 것이 바람직한데, 아조벤젠 함유 분자가 4DAzC인 경우 사용되는 광은 460 ㎚의 청색광인 것이 보다 바람직하다.
또한, 본 발명의 아조벤젠 함유 분자의 자기-조립된 단일층의 시스-트랜스의 광변환 방법에 있어서, 상기 금 나노파티클의 합성은 KAuCl4 용액에 소듐 시트레이트를 첨가하여 이루어지는 것이 바람직하며, 이때 상기 금 나노파티클의 크기는 5 ~ 100 ㎚ 크기인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 아조벤젠 함유 분자의 자기-조립된 단일층의 시스-트랜스의 광변환 방법에 있어서, 상기 금 나노파티클 용액내 아조벤젠 함유 분자의 농도는 10-8 ~ 10-2 농도인 것이 바람직하다.
본 발명자들은 금 나노파티클 표면에 4-dimethylaminoazobenzenecarboxylate(4DAzC)의 Cis-trans 광변환 행동을 라만 스펙트로스코피를 써서 연구하였다. 진동 특징(vibrational feature)은 금 나노파티클 표면에 흡착된 이후에, cis- 및 trans-배좌(conformation)가 모두 함께 존재해야만 함을 나타내었다. 청색광의 조사 이후에, 금위에서 cis-형태 피크의 강도가 감소됨이 발견되었다(도 4 참조). 추가적으로, 본 발명은 금속 표면에서 제조된 아조 벤젠-함유 자기-조립 단일층의 광변환을 연구하는데 라만 스펙트로스코피를 사용할 수 있음을 입증할 수 있다.
본 발명자들은 문헌에 기재된 방법을 채택하여 시트레이트-안정화된 금 나노파티클을 합성하였는데, KAuCl4를 물에 용해시키고 끓인 후, 여기에 소듐 시트레이트를 첨가하고 끓여 평균 15 ㎚ 크기의 금 나노파티클을 합성하였다. 상기 Au 나노파티클 용액내 4DAzC를 첨가하여 콜로이드 용액상내 자기-조립층으로서 시료를 제조하였다. 여기에 460 ㎚의 청색광을 조사하여 SERS 테스트를 수행하였다.
SERS 테스트 결과 금 나노파티클 표면에서 cis 이성질체는 용액상태에서 보다 매우 우세하다(도 1(a) 참조). 또한, 청색광의 조사시에, 트랜스 밴드에 해당하는 부위에 비하여 시스 밴드에 해당하는 부위는 상대적으로 크게 감소하였다(도 1(b) 참조). 또한, 4DAzC의 trans 및 cis 이성질체 사이의 에너지 차이는 16 ㎉/㏖인데, 4DAzC에 관한 밀도함수 이론(density functional theory ; DFT) 계산을 수행한 결과도 상기 테이터와 일치한다. 강도의 감소는 지수적이다(도 2 참조). 상기 광반응은 용액에서와 달리 비가역적이다.
에틸 아세테이트에서 460 ㎚의 청색광의 조사 전과 조사 후의 4DAzC의 UV-Vis 흡수 스펙트럼은 π-π* 및 n-π* 전이를 포함한 밴드 패턴을 나타내는데(도 3 참조), Au 표면에 고정된 후에 4DAzC에 관한 cis-trans 이성질체화가 덜 유동적이기 때문이다.
상기와 같이 본 발명의 광변환 방법은 아조벤젠 함유 분자를 시스-트랜스 상호전환 과정에서 비가역적으로 일어나게 하므로, 분자 전자공학의 금속 표면에서 가역적 스위치로 작용하는 분자로 이용할 수 있다.
이하, 본 발명을 하기 실시예에 의거하여 보다 상세하게 설명하고자 한다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 본 발명은 하기 실시예에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 치환 및 균등한 타 실시예로 변경할 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 명백할 것이다.
<실시예 1> 실험방법 및 기구
완전한 현미경(integral microscope)이 장착된 Renishaw Raman confocal system model 1000 spectrometer(Leica DM LM)를 사용하여 라만 스펙트럼을 얻었다. Au SERS 실험을 위한 여기원(excitation source)으로 플라즈마 라인 거부 필터(plasma line rejection filter)를 갖는 25 mW 공냉식 HeNe 레이저(Melles Griot Model 25 LHP 928)로부터 633 ㎚ 조사를 사용하였다. 11 W의 최대 출력을 갖는 460 ㎚에서 청색 LED를 한국의 Luxlam으로부터 구입하였다. UV-Vis 흡수 스펙트럼 은 Shimadzu UV-3101 PC spectrophotometer에 의해 확인하였다(S-W. Joo, W-J. Kim, W. S. Yun, S. Hwang, I. S. Choi, Appl. Spectrosc. 2004, 58, 218).
<실시예 2> 금 나노파티클 위 4DAzC 단일층의 제조 및 SERS 실험
문헌에 기재된 방법을 채택하여 시트레이트-안정화된 금 나노파티클을 합성하였다(P.C. Lee, D. Meisel, J. Phys. Chem. 1982, 86, 3391).
구체적으로, 133.5 ㎎ 부분의 KAuCl4(from Aldrich)를 250 ㎖의 물에 용해시키고, 상기 용액을 끓였다. 그리고 나서, 격렬한 교반하에 상기 KAuCl4 용액에 1% 소듐 시트레이트(25 ㎖)를 첨가하고 약 20분 동안 계속하여 끓였다. 통계적 분석은 직경의 크기 분포가 ~10%의 상대적 표준편차를 갖고 평균 15 ㎚ 파티클 조성을 나타내었다.
4DAzC(>98.0%)를 Tokyo Kasei로부터 구입하였다. Au 나노파티클 용액내 4DAzC의 농도는 ~2 x 10-5 M로 측정되었다. 별다르게 정의되지 않는다면, 모든 화학물질은 시약-등급이고, 수용성 용액의 제조시에 18.0 M㎝ 보다 더 큰 저항의 3차 증류수를 사용하였다. 시료는 콜로이드 용액상내 자기-조립층으로서 제조되었다. 또한, 비록 본 발명자들이 직접 상기 편차를 측정할 수는 없었지만, UV광 조사 이후에, 상기 온도가 가열되는 것이 가능하다. SERS 실험은 수용성 용액 상에서 수행되기 때문에, 단지 물의 높은 열용량으로 인하여 온도가 너무 빨리 상승할 수 없다는 것은 예측 가능하다. 모든 최초로부터 분자 오비탈 계산은 Gaussian ‘03 suite of programs를 사용하여 계산되었다(MJ. Frisch et al. Gaussian 03, Revision A.1, Gaussian, Inc., Pittsburgh PA, 2003).
<실시예 3> SERS 실험 결과 및 분석
도 1은 시간의 경과에 따른 청색광으로 조사된 Au 나노파티클 표면에 4DAzC의 상대적 SERS 스펙트럼 강도를 비교한 것이다. 1138 및 1442 ㎝-1에서 상대적 밴드가 조사시간에 따라 증가한 것으로 나타난 반면, 1168, 1268 및 1502 ㎝-1에서 상대적 밴드는 감소하였다. 1442 및 1502 ㎝-1에서 상기 밴드는 각각 trans 및 cis 이성질체에 관한 N=N 스트레칭 밴드(stretching band)인 것으로 여겨질 수 있다(H. Fliegl, A. K?hn, C. H?ttig, R. Ahirichs, J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 9821). 본 발명의 실험 데이터를 뒷받침하기 위하여, 본 발명자들은 4DAzC에 관한 밀도함수 이론(density functional theory ; DFT) 계산을 수행하였다. cis 이성질체에 대한 C-N-N-C 및 N-N-C-C의 2면각 각도는 각각 11.2 및 50.0°로 계산되었는데, 이것은 최근의 계산 결과와 일치한다(H. Fliegl, A. K?hn, C. H?ttig, R. Ahirichs, J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 9821). 이전의 보고와 일치되게 4DAzC의 trans 및 cis 이성질체 사이의 에너지 차이는 16 ㎉/㏖인 것으로 계산되었다(R. Michelto, Appl. Surf. Sci. 2004, 228, 265). 스펙트럼 진동 할당(vibrational assignments) 및 DFT 결과는 뒷받침하는 정보에 요약된다.
cis 이성질체의 강도는 본 발명의 DFT 계산으로부터 trans 이성질체의 그것보다 몇배 작을 것으로 예측된다는 것이 언급되어야 한다. 비록 여기에 제시하지는 않았지만, Au 나노파티클이 없는 경우 고체상태 및 용액에서 4DAzC의 통상의 라만 스펙트럼은 대부분 cis 이성질체에 관한 매우 약한 특징을 갖는 trans 배좌체(conformer)에 관한 피크를 나타내었다. cis 이성질체의 강도가 trans 이성질체의 강도보다 몇배 작을 것으로 예측된다는 것을 고려한다면, 본 발명의 도 1(a)의 SERS 데이터는 Au 나노파티클 표면에서 cis 이성질체가 매우 우세할 것임을 나타낸다. 도 1에 기재한 바와 같이, 460 ㎚ 조사시에 trans-이성질체의 강도가 증가하는 반면에 cis 이성질체가 감소되었다. 도 1(b)에 확대한 바와 같이, 460 ㎚에서 청색광의 조사시에 1502 ㎝-1에서 cis 이성질체에 관한 N=N 스트레칭 밴드(stretching band) 강도는 1442 ㎝-1에서 trans 이성질체에 관한 강도에 상대적으로 감소되는 것으로 나타났다. 강도의 감소를 도 2에 나타낸 바와 같이 작성되었을 때, 시간에 따라 지수적으로 감소되는 것을 제안할 수 있다. 역으로 trans-to-cis 이성질체화는 우리의 본 실험조건하에서 관찰하기 용이한 것이 아니므로, 상기 결과는 금속 표면에서 비가역적적인 광반응(photoreaction) 현상으로 설명되어야 함을 언급되어야 한다. 도 3은 에틸 아세테이드에서 460 ㎚의 청색광의 조사 전(실선) 및 조사 후(점선)의 4DAzC의 UV-Vis 흡수 스펙트럼을 나타낸다. 조사 전에, 추측건대 파라(para) 아미노 그룹에 원인이 된 여기 상태의 밴드 갭(gap)의 감소에 기인한 π-π* 및 n-π* 전이(transition)를 포함한 430~460 ㎚에서 하나의 밴 드 패턴을 나타낸다(E. Bassoti, J. Phys. Chem. A. 2006, 110, 12385 ; Y. Hirose, H. Yui, T. Sawada, J. Phys. Chem. A 2002, 106, 3067). 4-aminoazobenzene 및 4-dimethylaminoazobenzene(methyl yellow)의 최대 흡수는 각각 383 및 410 ㎚에서 발견되고, 이것은 이전의 보고와 일치됨을 주목하라(A. Cembran, J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 3234). 430~460 ㎚에서 흡수 밴드 강도가 어떠한 광의 부재시 열이완 과정(thermal relaxation process)을 경유하여 증가됨을 고려한다면, 상기 밴드는 trans-배좌체에 기인되는 것으로 가정할 수 있다. 460 ㎚ 조사시에, 430 ㎚에서 흡수 밴드는 에틸 아세테이트 용액에서 강도가 감소되는 반면에, 370 ㎚에서 새로운 밴드가 나타났다. 그러나, 이러한 상호전환 과정은 수용성 용액에서 관찰되지 않았다. 아울러, Au 나노파티클에서 본 발명의 SERS 데이터의 경우와는 달리, 에틸 아세테이트에서 상기 상호전환 과정은 가역적임이 확인되었다. 상기 차이는 비록 완벽히 확실한 것은 아니지만, Au 표면에 고정된 후에 4DAzC에 관한 cis-trans 이성질체화가 덜 유동적이기 때문일 수 있다. 4DAzC의 HOMO 및 LUMO 에너지 수준의 온도-의존적 UV-Vis 흡수 스펙트로스코피 및 DFT 계산을 사용한 추가적 조사는 현재 진행중이다. 본 UV-Vis 흡수 스펙트로스코피 데이터에 따르면, 용액에서 4DAzC의 cis-trans 상호전환은 표면의 경우와는 다르게 일어난다; 따라서, 본 발명의 SERS 결과는 표면 광반응 현상때문이라고 제안한다. 왜 cis-이성질체가 용액의 경우와 달리 Au 나노파티클 표면에서 우세하게 발견되는 지는 완전히 확실한 것은 아니다. cis 이성질체의 흡착 특성이 표면에서 비균등 배향(dissimilar orientations) 때문에 trans 이성질체의 흡착 특성과는 다를 것이 라고 예측된다. 명확한 것은 아니지만, 본 발명의 실험조건에서 cis 이성질체는 Au 나노파티클 표면에서 보다 빨리 또는 보다 강하게 흡착될 것이라고 가정되었다. 따라서, 본 발명의 결과는 라만 스펙트로스코피가 금속 표면에서 제조된 아조벤제-함유 자기-조립된 단일층의 광변환(photo-conversion)을 연구하는데 이용될 수 있음을 입증한다.
즉, 본 발명은 금 나노파티클 표면에서 4-dimethylaminoazobenzenecarboxylate(4DAzC)의 cis-trans 이성질체화 행동을 라만 스펙트로스코피를 사용하여 확인한 것이다. 또한, 진동 특징은 금 나노파티클 표면위 흡착 후에 cis- 및 trans-배좌(conformation)가 함께 존재해야 함을 나타낸다. 청색광의 조사 후에, 금 위에서 cis-형태의 강도가 감소되는 것이 확인된다(도 4).
도 1은 0~60분 동안 1000 내지 1700 ㎝-1 사이의 파수(wavenumber) 지역에서 460 ㎚의 조사 후에 Au 나노파티클 표면의 SERS 스펙트럼(도 1(a)), 및 1400 내지 1550 ㎝-1 사이의 파수 지역에서 460 ㎚의 조사 후에 Au 나노파티클 표면의 SERS 스펙트럼의 확대도(도 1(b))이고,
도 2는 10% 오류 막대를 갖고 조사 시간의 증가에 따른 trans-N=N 스트레칭 밴드(stretching band)의 강도에 대한 cis-N=N 스트레칭 밴드의 강도의 상대적 감소를 나타낸 그래프이고,
도 3은 에틸 아세테이트 용액에서 30분 동안 460 ㎚에서 조사 전(실선) 및 조사 후(점선)의 4DAzC의 UV-Vis 흡수 스펙트럼이고,
도 4는 본 발명의 4-dimethylaminoazobenzenecarboxylate(4DAzC)의 cis-형태 피크의 강도가 청색광의 조사후에 금 나노파티클에서 감소되는 것을 나타내는 것을 도식적으로 나타낸 것이다.

Claims (9)

  1. ⅰ) 금 나노파티클을 합성하는 단계;
    ⅱ) 상기 나노파티클 표면에서 아조벤젠(azobenzene) 함유 분자 용액을 첨가하여 상기 분자의 자기-조립된(self-assembled) 단일층을 합성하는 단계; 및
    ⅲ) 상기 단일층에 광을 조사하여 아조벤젠 함유 분자의 시스-트랜스의 광변환을 유도하는 단계를 포함하되, 상기 상기 아조벤젠 함유 분자는 아미노, 아세틸렌, NC 및 NCS로 이루어진 군중에서 선택된 결합그룹(anchoring group)이 아조벤젠에 결합된 분자인 것을 특징으로 하는 아조벤젠 함유 분자의 자기-조립된 단일층의 시스-트랜스 광변환 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 광변환의 측정은 라만 스펙트로스코피를 수단으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 아조벤젠 함유 분자의 자기-조립된 단일층의 시스-트랜스 광변환 방법.
  3. 삭제
  4. 제 1항에 있어서, 상기 아조벤젠 함유 분자는 4DAzC(4-dimethylaminoazobenzenecarboxylate)인 것을 특징으로 하는 아조벤젠 함유 분자의 자기-조립된 단일층의 시스-트랜스 광변환 방법.
  5. 삭제
  6. 제 4항에 있어서, 상기 광변환시 사용되는 광은 460 ㎚의 청색광인 것을 특징으로 하는 아조벤젠 함유 분자의 자기-조립된 단일층의 시스-트랜스 광변환 방법.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 금 나노파티클의 합성은 KAuCl4 용액에 소듐 시트레이트를 첨가하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 아조벤젠 함유 분자의 자기-조립된 단일층의 시스-트랜스 광변환 방법.
  8. 삭제
  9. 제 1항에 있어서, 상기 금 나노파티클 용액내 아조벤젠 함유 분자의 농도는 10-8 ~ 10-2 농도인 것을 특징으로 하는 아조벤젠 함유 분자의 자기-조립된 단일층의 시스-트랜스 광변환 방법.
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Abhijit Manna, et al., Optimized Photoisomerization on Gold Nanoparticles Capped by Unsymmetrical Azobenzene Disulfides, Chem. Mater. 2003, Vol.15, pp.20-28.*
Rafal Klajn et al., Plastic and Moldable Metals by Self-Assembly of Sticky Nanoparticle Aggregates, Science, 2007, Vol. 316, pp.261-264.*

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