KR101660399B1 - 금 나노 입자를 포함하는 형광 입자 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
형광 입자 및 그 제조방법이 제공된다. 형광 입자는 금 나노 입자; 상기 금 나노 입자를 덮는 실리카 쉘; 및 상기 실리카 쉘 내에 분산된 란탄족 착물 입자들을 포함할 수 있다. 상기 란탄족 착물 입자들 각각은 란탄족 이온; 상기 란탄족 이온과 결합하며, 인을 포함하는 리간드; 및 상기 란탄족 이온과 결합하며, 베타 디케톤 작용기를 가지는 리간드를 포함할 수 있다. 형광 입자는 육안으로 관찰 가능하여, 자외선 조사 시 빛을 방출할 수 있다. 형광 입자는 생체 시료 물질의 검출 및 분석에 사용될 수 있다.
Description
본 발명은 형광 입자에 관한 것으로, 보다 구체적으로 금 나노 입자 및 란탄족 착물 입자를 포함하는 형광 입자에 관한 것이다.
금 또는 은과 같은 금속을 포함하는 형광 입자는 표면 플라즈몬 공명 현상으로 인해, 향상된 형광 특성을 나타낸다. 상기 형광 입자는 타켓 분자검출의 민감도를 향상시킬 수 있어, DNA 및/또는 RNA의 검출과 면역 같은 생물학적 분석 및 분자 감지에 활용된다. 또한, 상기 형광 입자는 측정 장치 및 화학 장치에 활용될 수 있다. 이와 같이 형광 입자는 분자 생물학, 재료 과학, 포토닉스, 그리고 의학에 이르기까지 광범위하게 사용되고 있다.
역마이크로에멀젼법은 유기나노 입자를 실리카에 코팅하는 과정에서 사용된다. 역 마이크로에멀젼법은 유기나노 입자크기와 입자분포를 간단하게 컨트롤할 수 있다. 예를 들어, 역마이크로에멀젼 방법에 의해, 풀러렌-실리카 나노 입자가 수십 나노미터의 크기로 제조되는 연구 결과가 보고되었다. 이 때, 풀러렌 및 실리카는 별도의 링커없이 공유결합으로 직접 연결된다.
현재 생명공학 기술과 많은 다양한 학문의 기술이 융합하여, 다양한 분야에서 그 영향력을 가지고 발전해 가고 있다. 그 중 많은 부분이 생체 물질 분석 및 검출 시장 쪽으로 흘러가고 있다. 생체 물질의 분석 및 측정을 위해 사용되는 방법 중 하나가 나노(nano) 입자 또는 비드(bead)를 이용한 기술로 마이크로(micro) 또는 나노 입자의 한쪽에 생체 물질이 붙을 수 있도록 하여 측정하는 것이다.
형광은 분자가 광자를 흡수하여 들뜬 상태의 물질이 바닥 상태로 되돌아갈 때 전자 전이에 의해 방출될 때 발생한다. 형광 물질은 특정 파장의 에너지를 흡수하여 다른 파장으로 재방출한다. 형광 물질은 무기 물질 및 유기 물질을 포함하여 형광 잉크, 형광 페인트 등과 같은 형광 염료 또는 안료 등으로 쓰인다.
본 발명의 해결하고자 하는 일 기술적 과제는 생체 물질 측정에 적용 가능한 형광 입자에 관한 것이다.
본 발명의 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는 육안으로 관찰가능하고, 자외선 조사 시 검출가능한 형광 입자에 관한 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명은 형광 입자 및 그의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명의 형광 입자는 금 나노 입자; 상기 금 나노 입자를 덮는 실리카 쉘; 및 상기 실리카 쉘 내에 분산된 란탄족 착물 입자들을 포함하되, 상기 란탄족 착물 입자들 각각은: 란탄족 이온; 상기 란탄족 이온과 결합하며, 인을 포함하는 리간드; 및 상기 란탄족 이온과 결합하며, 베타 디케톤 작용기를 가지는 리간드를 포함할 수 있다.
실시예에 따르면, 상기 실리카 쉘의 표면은 상에 친수성 작용기가 제공될 수 있다.
실시예에 따르면, 상기 인을 포함하는 리간드는 Trioctylphosphine oxide 및 Trioctylphosphine 중에서 선택된 적어도 하나를 포함하고, 상기 베타 디케톤 리간드는 4,4,4-Trifluoro-1-(2-naphthyl)-1,3-butanedione, 4,4,4-Trifluoro-1-(2-thienyl)-1,3-butanedione, 1,3-Diphenyl-1,3-propanedione, 및 Benzil 중에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.
실시예에 따르면, 상기 란탄족 착물들은 1,10-phenanthroline monohydrate 및 2,2'-Bipyridyl 중에서 선택된 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.
실시예에 따르면, 상기 란탄족 이온은: 유로폼 이온, 디스프로슘 이온, 사마듐(Sm) 이온, 또는 티븀 이온을 포함할 수 있다.
본 발명의 형광 입자 제조방법은 금 나노 입자 및 란탄족 착물을 준비하는 것; 실리콘 전구체의 가수 분해 및 축합 반응에 의해, 실리카를 제조하는 것; 및 상기 실리카에 상기 금 나노 입자 및 상기 란탄족 착물을 첨가하여, 상기 금 나노 입자를 둘러싸는 상기 실리카 쉘을 제조하는 것을 포함하되, 상기 란탄족 착물의 응집에 의해 란탄족 착물 입자들이 상기 실리카 쉘 내에 형성하고, 상기 란탄족 착물 입자들 각각은: 란탄족 이온; 상기 란탄족 이온과 결합하며, 인을 포함하는 리간드; 및 상기 란탄족 이온과 결합하며, 베타 디케톤 작용기를 가지는 리간드를 포함할 수 있다.
실시예에 따르면, 상기 금 나노 입자를 준비하는 것은: 금 전구체 용액에 계면 활성제를 첨가하는 것; 및 상기 금 전구체 용액을 환원시키는 것을 포함할 수 있다.
실시예에 따르면, 상기 인을 포함하는 리간드는 Trioctylphosphine oxide 및 Trioctylphosphine 중에서 선택된 적어도 하나를 포함하고, 상기 베타 디케톤 리간드는 4,4,4-Trifluoro-1-(2-naphthyl)-1,3-butanedione, 4,4,4-Trifluoro-1-(2-thienyl)-1,3-butanedione, 1,3-Diphenyl-1,3-propanedione, 및 Benzil 중에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.
실시예에 따르면, 상기 실리카를 제조하는 것 및 상기 실리카 쉘을 제조하는 것은 계면 활성제를 사용하여 진행될 수 있다.
형광 입자는 금 나노 입자, 란탄족 착물 입자들, 및 실리카 쉘을 포함할 수 있다. 금 나노 입자, 란탄족 착물 입자들, 및 실리카 쉘은 독성을 띄지 않아, 형광 입자는 생체 시료/물질의 분석/검출에 적합할 수 있다.
금 나노 입자가 표면 플라즈몬 현상에 의해 가시광선 영역의 빛을 방출하여, 형광 입자-생체 시료 결합체의 생성여부가 육안으로 용이하게 판별될 수 있다. 금 나노 입자의 크기가 조절되어, 금 나노 입자가 방출하는 가시광선 영역의 빛 파장이 제어될 수 있다.
란탄족 착물 입자들은 자외선 영역의 파장의 빛을 흡수하여, 가시 광선 영역의 파장의 빛을 방출하는 형광 특성을 가질 수 있다. 형광 입자는 자외선 조사 시, 빛을 방출할 수 있다. 란탄족 착물 입자들의 리간드들의 종류 및 수를 조절하여, 란탄족 착물 입자들이 방출하는 빛의 파장 및 세기가 제어될 수 있다. 란탄족 착물 입자들은 실리카 쉘 내에 복수개로 제공될 수 있다. 란탄족 착물 입자들에 의해 형광 입자의 형광 특성이 향상되어, 형광 입자는 소량의 생체 시료/물질의 분석에 사용될 수 있다.
본 발명의 보다 완전한 이해와 도움을 위해, 참조가 아래의 설명에 첨부도면과 함께 주어져 있고 참조번호가 아래에 나타나 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 형광 입자를 도시하였다.
도 2는 파장에 따른 광학 밀도를 도시한 그래프로, 금 나노 입자의 크기에 따라 나타내었다.
도 3은 일 실시예에 따른 란탄족 착물을 도시였다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 형광 입자의 제조방법을 도시한 순서도이다.
도 1은 일 실시예에 따른 형광 입자를 도시하였다.
도 2는 파장에 따른 광학 밀도를 도시한 그래프로, 금 나노 입자의 크기에 따라 나타내었다.
도 3은 일 실시예에 따른 란탄족 착물을 도시였다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 형광 입자의 제조방법을 도시한 순서도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면들과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전문에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprises)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 또한, 바람직한 실시예에 따른 것이기 때문에, 설명의 순서에 따라 제시되는 참조 부호는 그 순서에 반드시 한정되지는 않는다. 이에 더하여, 본 명세서에서, 어떤 막이 다른 막 또는 기판 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 막 또는 기판 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 막이 개재될 수도 있다는 것을 의미한다.
또한, 본 명세서에서 기술하는 실시예들은 본 발명의 이상적인 예시도인 단면도 및/또는 평면도들을 참고하여 설명될 것이다. 도면들에 있어서, 구성 요소 두께 및/또는 크기는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. 따라서, 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 제조 공정에 따라 생성되는 형태의 변화도 포함하는 것이다. 예를 들면, 직각으로 도시된 식각 영역은 라운드지거나 소정 곡률을 가지는 형태일 수 있다. 따라서, 도면에서 예시된 영역들은 개략적인 속성을 가지며, 도면에서 예시된 영역들의 모양은 소자의 영역의 특정 형태를 예시하기 위한 것이며 발명의 범주를 제한하기 위한 것이 아니다.
이하 첨부한 도면을 참조하며, 본 발명의 개념에 따른 형광 입자를 설명한다.
도 1은 일 실시예에 따른 형광 입자를 도시하였다.
도 1을 참조하면, 형광 입자(1)는 금 나노 입자(100), 란탄족 착물 입자(200), 및 실리카 쉘(300)을 포함할 수 있다. 형광 입자(1)는 코어-쉘(core-shell) 구조를 가질 수 있다. 형광 입자(1)는 생체 시료/물질과 결합하여, 형광 입자-생체시료 결합체를 생성할 수 있다. 형광 입자(1)는 생체 시료/물질의 검출 및 분석 등에 사용될 수 있다.
금 나노 입자(100)는 형광 입자(1)의 코어에 제공될 수 있다. 금 나노 입자(100)는 구형의 형상을 가질 수 있다. 금 나노 입자(100)는 표면 플라즈몬 공명 현상에 의해 가시광선 영역의 빛을 방출할 수 있다. 이에 따라, 금 나노 입자(100)는 색을 나타낼 수 있다. 금 나노 입자(100)는 약 10nm 내지 약 60nm 의 크기를 가질 수 있다.
도 2를 도 1과 함께 참조하면, 금 나노 입자(100)는 그 크기가 증가될수록, 방출하는 가시광선 영역의 빛의 파장이 길어질 수 있다. 금 나노 입자(100)의 크기가 조절되어, 금 나노 입자(100)가 방출하는 가시광선 영역의 빛 파장이 제어될 수 있다. 일 예로, 금 나노 입자(100)의 제조 과정에서 계면 활성제가 사용되어, 금 나노 입자(100)의 크기가 조절될 수 있다. 다른 예로, 금 나노 입자(100)의 제조 시, 온도, 반응 시간, 환원제, 및/또는 용매의 종류 등과 같은 반응 조건을 제어하여, 금 나노 입자(100)의 크기가 제어될 수 있다. 형광 입자(1)가 진단 키트 등과 같은 생체 시료의 검출 및 분석에 사용되는 경우, 금 나노 입자(100)가 방출하는 가시광선 영역의 빛에 의해, 형광 입자(1)-생체 시료 결합체의 생성여부가 육안으로 용이하게 판별될 수 있다. 금 나노 입자(100)는 독성을 띄지 않아, 생체 시료/물질의 분석에 적합할 수 있다.
도 1을 다시 참조하면, 실리카 쉘(300)이 금 나노 입자(100)를 둘러싸며 제공되어, 금 나노 입자(100)를 덮을 수 있다. 쉘은 실리카를 포함할 수 있다. 실리카 쉘(300)은 소수성 작용기 및 친수성 작용기를 포함할 수 있다. 금 나노 입자(100)는 소수성을 나타내어, 실리카 쉘(300)의 소수성 작용기가 금 나노 입자(100)와 상호작용할 수 있다. 이에 따라, 실리카 쉘(300)의 소수성 작용기는 금 나노 입자(100)를 향하여 제공되며, 친수성 작용기는 외부를 향하여 제공될 수 있다. 예를 들어, 친수성 작용기는 수산화기(-OH)를 포함할 수 있다. 실리카 쉘(300)의 친수성 작용기가 외부를 향해 배치됨에 따라, 형광 입자(1)는 생체 시료/물질을 포함하는 수용액 내에 용이하게 분산될 수 있다. 다른 예로, 형광 입자(1)는 수용액 내에서의 반응을 통하여, 실리카 쉘(300)의 표면에 다양한 작용기(예를 들어, 카르복시기(COOH), 아민기(NH2), 티올기, 알데하이드기, 및/또는 에폭시기 등)가 도입될 수 있다. 예를 들어, 실리카 쉘(300) 표면의 수산화기는 다양한 작용기로 치환될 수 있다. 상기 작용기는 생체 시료/물질과 직접 결합하거나, 다른 분자/물질을 통하여 생체 시료/물질과 결합할 수 있다. 또한, 실리카 쉘(300)은 독성을 띄지 않아, 생체 시료/물질의 분석에 적합할 수 있다.
란탄족 착물 입자(200)가 실리카 쉘(300) 내에 분산되어 제공될 수 있다. 란탄족 착물 입자(200)는 복수개로 제공될 수 있다. 란탄족 착물 입자(200)는 일 파장의 빛을 흡수하여, 일 파장과 다른 타 파장의 빛을 방출하는 형광 특성을 가질 수 있다. 이 때, 일 파장은 자외선 영역의 파장이고, 타 파장은 가시광선 영역의 파장일 수 있다. 일 예로, 유로폼 이온은 대략 340nm 내지 390nm(예를 들어, 361nm)의 빛을 흡수하여, 600 내지 650nm(예를 들어, 615nm)의 빛을 방출할 수 있다. 상기 란탄족 착물 입자(200)에 의해, 형광 입자(1)는 소량의 생체 시료/물질의 분석에 사용될 수 있다. 실리카 쉘(300)에 의해 형광 입자(1)는 복수의 란탄족 착물 입자(200)를 포함할 수 있다. 형광 입자(1)에 포함된 란탄족 착물 입자(200)의 양이 증가함에 따라, 형광 입자(1)가 방출하는 타 파장의 빛의 세기가 증가될 수 있다. 이에 따라, 형광 입자(1)가 생체 시료/물질에 사용되었을 때, 검출 강도가 향상될 수 있다.
이하, 본 발명의 란탄족 착물 입자에 대하여 보다 상세하게 설명한다.
도 3은 일 실시예에 따른 란탄족 착물 입자를 도시였다. 앞서 설명한 바와 중복되는 내용은 생략한다.
도 3을 참조하면, 란탄족 착물 입자(200)는 란탄족 이온(210) 및 리간드들(220, 230, 240)을 포함할 수 있다. 이하, 란탄족 이온(210)은 중심원자의 역할을 할 수 있다. 란탄족 이온(210)이 카드늄(Cd)이온을 포함하는 경우, 카드늄 이온의 독성으로 인하여, 란탄족 착물 입자(200)가 생체분자 진단, 측정, 또는 검출용으로 적절하지 않을 수 있다. 본 발명의 란탄족 착물 입자(200)는 무독성을 띄는 란탄족 이온(210), 예를 들어, 유로퓸(Eu) 이온, 디스프로슘(Dy), 사마듐(Sm), 또는 터븀(Tb) 이온을 포함함에 따라, 생체 시료/물질의 검출/분석에 적합할 수 있다. 란탄족 이온(210)은 앞서 설명한 바와 같이 일 파장의 빛을 흡수하여, 일 파장과 다른 타 파장의 빛을 방출하는 형광특성을 가질 수 있다.
리간드들(220, 230, 240)은 란탄족 이온(210)과 결합할 수 있다. 란탄족 착물 입자(200)는 적어도 하나의 인을 포함하는 리간드(220) 및 적어도 하나의 베타 디케톤 리간드(230)를 포함할 수 있다. 란탄족 착물 입자(200)는 질소를 포함하는 리간드(240)를 더 포함할 수 있다. 란탄족 착물 입자(200)는 리간드들(220, 230, 240)을 포함하여, 란탄족 이온(210)의 형광세기를 증가시킬 수 있다. 베타 디케톤 리간드(230)는 유로폼 이온의 형광특성 발현 과정에서 전자를 이동시키는 역할을 수행할 수 있다. 인을 포함하는 리간드(220)의 형광세기 증가 작용은 베타 디케톤 리간드(230)와 함께 란탄족 착물 입자(200)에 포함되었을 때, 발현될 수 있다. 인을 포함하는 리간드(220) 및 베타 디케톤 리간드(230)의 수를 조절하여, 란탄족 착물 입자(200)의 발광세기 및 발광파장이 조절될 수 있다. 인을 포함하는 리간드(230)는 예를 들어, Trioctylphosphine oxide (이하, TOPO) 또는 Trioctylphosphine(이하, TOP)일 수 있다. 베타 디케톤 리간드(220)는 4,4,4-Trifluoro-1-(2-naphthyl)-1,3-butanedione(이하, NTA), 4,4,4-Trifluoro-1-(2-thienyl)-1,3-butanedione(이하, TTA), 1,3-Diphenyl-1,3-propanedione(이하, DPP), 및 Benzil 중에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다. 질소를 포함하는 리간드(240)는 1,10-phenanthroline monohydrate(이하, Phen) 및 2,2'-Bipyridyl(이하, Bipy) 중에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.
표 1은 본 발명의 예시들에 따른 란탄족 착물 입자 및 그 구조식을 나타낸다.
이름 | 구조식 |
Tris[4,4,4-trifluoro-1-(2-thienyl)-1,3-butanedionato] tris(trioctylphosphine oxide)europium(III) | |
Tris[4,4,4-trifluoro-1-(2-thienyl)-1,3-butanedionato] tris(trioctylphosphine)europium(III) | |
Tris[4,4,4-Trifluoro-1-(2-naphthyl)-1,3-butanedione] tris(trioctylphosphine oxide)europium(III) | |
Tris[4,4,4-Trifluoro-1-(2-naphthyl)-1,3-butanedione] tris(trioctylphosphine oxide)europium(III) | |
Tris(1,3-diphenyl-1,3-propanedione) tris(trioctylphosphine oxide)europium(III) | |
Tris(1,3-diphenyl-1,3 propanedione) tris(trioctylphosphine)europium(III) | |
1,3-diphenyl-1,3-propanedione tris[4,4,4-trifluoro-1-(2-thienyl)-1,3-butanedionato] trioctylphosphine oxide europium(III) | |
1,3-diphenyl-1,3-propanedione tris[4,4,4-trifluoro-1-(2-thienyl)-1,3-butanedionato] trioctylphosphine europium(III) | |
1,3-diphenyl-1,3-propanedione di[4,4,4-trifluoro-1-(2-thienyl)-1,3-butanedionato] tri(trioctylphosphine oxide) europium(III) | |
1,3-diphenyl-1,3-propanedione di[4,4,4-trifluoro-1-(2-thienyl)-1,3-butanedionato] tri(trioctylphosphine) europium(III) | |
Di(1,3-diphenyl-1,3-propanedione) [4,4,4-trifluoro-1-(2-thienyl)-1,3-butanedionato] tri(trioctylphosphine oxide) europium(III) | |
Di(1,3-diphenyl-1,3-propanedione) [4,4,4-trifluoro-1-(2-thienyl)-1,3-butanedionato] tri(trioctylphosphine) europium(III) | |
1,3-diphenyl-1,3-propanedione 2,2'-Bipyridyl trioctylphosphine europium(III) | |
Dibenzil [4,4,4-trifluoro-1-(2-thienyl)-1,3-butanedionato] tri(trioctylphosphine) europium(III) |
이하, 첨부한 도면을 참조하면, 일 실시예에 따른 형광 입자의 제조방법을 설명한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 형광 입자의 제조방법을 도시한 순서도이다. 이하, 앞서 설명한 바와 중복되는 내용은 생략한다.
도 4를 도 1과 함께 참조하면, 금 나노 입자 전구체 용액을 환원시켜, 금 나노 입자(100)가 준비될 수 있다.(S10) 용매에 금 전구체 및 제1 계면 활성제가 첨가 및 혼합되어, 금 전구체 용액이 제조될 수 있다. 금 전구체 용액의 환원 반응은 대략 110℃의 온도 조건에서 5시간 동안 진행될 수 있다. 예를 들어, 금 나노 입자(100) 전구체 용액은 염화 금산일 수 있다. 제1 계면 활성제는 올레일아민일 수 있으나, 이제 제한되지 않고 다양할 수 있다. 제1 계면 활성제의 종류를 조절하여, 제조되는 금 나노 입자(100)의 크기가 제어될 수 있다. 다른 예로, 환원제가 더 첨가될 수 있으나, 공정 조건을 제어하여 별도의 환원제가 첨가되지 않을 수 있다. 이후, 세척 공정이 수행될 수 있다. 세척 공정은 에탄올을 사용하여 3회 실시될 수 있다. 제조된 금 나노 입자(100)는 싸이클로헥산과 같은 유기 용매 내에 보관될 수 있다.
도 4를 도 3과 함께 참조하면, 란탄족 착물 입자(200)가 준비될 수 있다.(S20) 예를 들어, 란탄족 원소(예를 들어, 유로폼, 디스프로슘, 사마듐, 또는 터븀), 리간드, 계면 활성제, 및 물이 혼합되어, 반응 용액이 제조될 수 있다. 리간드의 종류는 앞서 도 3의 리간드들(220, 230, 240)의 예에서 설명한 바와 동일할 수 있다. 첨가되는 리간드의 종류 및 비를 조절하여, 란탄족 이온(210)에 결합하는 리간드들(220, 240, 240)의 종류 및 비를 제어할 수 있다. 반응용액의 색이 투명한 백색을 나타내면, 아크릴 산이 반응 용액과 혼합되어, 란탄족 착물 입자(200)의 제조가 완성될 수 있다.
실리카 전구체 물질의 축합 반응에 의해, 실리카가 제조될 수 있다. 일 예로, 실리카는 아래의 반응식 1에 따라 제조될 수 있다.
<반응식 1>
예를 들어, 테트라에틸 오소실리케이트(Tetraethyl orthosilicate, TEOS)가 전구체 물질(a)로 사용될 수 있다. 전구체 물질(a)은 사이클로헥산과 같은 유기 용매에 용해되어 있을 수 있다. 전구체 물질이 가수분해되어, 실리카 전구체(b)가 제조될 수 있다. 실리카 전구체(b)는 수산화 암모늄(Ammonium hydroxide) 하에 축합 반응하여, 실리카(c)를 형성할 수 있다. 이 때, 제2 계면 활성제가 실리카 에 더 첨가될 수 있다. 일 예로, 제2 계면 활성제는 Igepal CO-520(시그마 알드리치사, Polyoxyethylene (5) nonylphenylether)일 수 있으나, 이에 제한되지 않고 다양할 수 있다. 제2 계면 활성제의 종류 및 첨가량이 제어되어, 실리카 쉘(300)의 크기가 조절될 수 있다.
도 4를 도 1과 함께 참조하면, 금 나노 입자(100) 및 란탄족 착물 입자(200)가 실리카에 첨가될 수 있다.(S30) 금 나노 입자(100) 및 란탄족 착물 입자(200)의 첨가는 실리카가 제조되기 이전에 수행될 수 있다. 금 나노 입자(100), 란탄족 착물 입자(200), 및 실리카는 대략 24시간 동안 혼합될 수 있다. 금 나노 입자(100)의 표면이 소수성을 나타내어, 실리카의 소수성 작용기가 금 나노 입자(100)를 향하도록 배치될 수 있다. 실리카는 금 나노 입자(100)들 둘러싸여, 실리카 쉘(300)을 형성할 수 있다. 금 나노 입자(100)는 코어에 해당할 수 있다. 란탄족 착물 입자(200)는 실리카 쉘(300) 내에 분산될 수 있다. 란탄족 착물 입자(200)는 실리카 쉘(300)과 상호작용하여, 안정화될 수 있다. 이에 따라, 란탄족 착물 입자(200)가 방출하는 형광의 세기가 증가될 수 있다. 제2 계면 활성제에 의해 금 나노 입자(100) 및 란탄족 착물 입자(200)가 실리카 쉘(300) 내에 보다 용이하게 담지될 수 있다. 이에 따라, 도 1의 예에서 설명한 형광 입자(1)의 제조가 완성될 수 있다.
이상, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들에는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
Claims (12)
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 금 나노 입자 및 란탄족 착물 입자들을 준비하는 것, 상기 금 나노 입자를 준비하는 것은:
금 전구체 용액에 상기 금 나노 입자의 크기를 조절하기 위한 제1 계면 활성제를 첨가하는 것; 및
상기 금 전구체 용액을 환원시키는 것을 포함하고;
실리콘 전구체의 가수 분해 및 축합 반응에 의해, 실리카를 제조하는 것; 및
상기 실리카에 상기 금 나노 입자 및 상기 란탄족 착물 입자들을 첨가하여, 상기 금 나노 입자를 둘러싸는 실리카 쉘을 제조하는 것을 포함하되, 상기 실리카 쉘은 상기 실리카로부터 형성되고, 상기 란탄족 착물 입자들은 상기 실리카 쉘 내에 분산되어 제공되며, 상기 실리카를 제조하는 것은 상기 실리카의 입자 크기를 조절하기 위한 제2 계면 활성제를 이용하는 것을 포함하되,
상기 란탄족 착물 입자들 각각은:
란탄족 이온;
상기 란탄족 이온과 결합하며, 인을 포함하는 리간드; 및
상기 란탄족 이온과 결합하며, 베타 디케톤 작용기를 가지는 리간드를 포함하는 형광 입자 제조 방법.
- 삭제
- 제6 항에 있어서,
상기 인을 포함하는 리간드는 Trioctylphosphine oxide 및 Trioctylphosphine 중에서 선택된 적어도 하나를 포함하고,
상기 베타 디케톤 리간드는 4,4,4-Trifluoro-1-(2-naphthyl)-1,3-butanedione, 4,4,4-Trifluoro-1-(2-thienyl)-1,3-butanedione, 1,3-Diphenyl-1,3-propanedione, 및 Benzil 중에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 형광 입자 제조방법.
- 삭제
- 제6 항에 있어서,
상기 제1 계면 활성제와 상기 제2 계면 활성제는 서로 다른 물질을 포함하는 형광 입자 제조 방법.
- 제10 항에 있어서,
상기 제1 계면 활성제는 올레일아민을 포함하고,
상기 제2 계면 활성제는 폴리옥시에틸렌 (5) 노닐페닐에테르(Polyoxyethylene (5) nonylphenylether)를 포함하는 형광 입자 제조 방법.
- 제6 항에 있어서,
상기 금 나노 입자는 10nm 내지 60nm의 크기를 가지도록 형성되는 형광 입자 제조 방법.
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