KR102350766B1 - Spiral magnetic field forming device for imparting chirality - Google Patents
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Abstract
본 발명은 손대칭성을 부여하기 위한 나선형 자기장 형성 장치의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 손대칭성을 부여하기 위한 나선형 자기장 형성 장치는 자기장을 형성하는 제1 자성체부; 상기 제1 자성체부와 소정의 간격을 두고 이격되는 제2 자성체부; 및 상기 제1 자성체부 및 상기 제2 자성체부 사이에 위치되어 나노입자를 수용하는 수용체부;를 포함하고, 상기 제1 자성체부 및 상기 제2 자성체부를 동시에 관통하는 가상의 중심선을 기준으로, 상기 제1 자성체부 및 상기 제2 자성체부는 상호 반대 방향으로 회전하는 것일 수 있다.The present invention relates to a method of manufacturing a spiral magnetic field forming device for imparting hand symmetry. A spiral magnetic field forming apparatus for imparting hand symmetry according to the present invention comprises: a first magnetic body forming a magnetic field; a second magnetic body spaced apart from the first magnetic body part by a predetermined distance; and a receptor part positioned between the first magnetic body part and the second magnetic body part to receive the nanoparticles; based on an imaginary center line passing through the first magnetic body part and the second magnetic body part at the same time, the The first magnetic body part and the second magnetic body part may rotate in opposite directions to each other.
Description
본 발명은 손대칭성을 부여하기 위한 나선형 자기장 형성 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는 본 발명은 보다 간단한 공정으로 방법으로 효과적으로 카이랄 나노구조체를 제조할 수 있는 손대칭성을 부여하기 위한 나선형 자기장 형성 장치를 제공하기 위한 것이다.The present invention relates to a spiral magnetic field forming device for imparting hand symmetry. More specifically, the present invention is to provide an apparatus for forming a spiral magnetic field for imparting hand symmetry capable of effectively manufacturing a chiral nanostructure by a simpler process.
자연에 존재하는 모든 물질은 손대칭성, 즉 카이랄리티를 지니고 있다. 특히 아미노산의 경우, 대부분 L-amino acid로 이루어져 있으며, 당류의 경우 D-sugar가 주류를 이루고 있다. 이와 같이 생체유기물들은 항상 한쪽의 카이랄리티(homochirality)를 지니고 있기 때문에 이를 거르는 물질과 생체반응을 하게 될 경우, 유기체에 치명적인 손상이 나타나게 된다.All substances in nature have hand symmetry, that is, chirality. In particular, in the case of amino acids, most of them consist of L-amino acid, and in the case of saccharides, D-sugar is the mainstay. As such, biological organisms always have one side of chirality (homochirality), so when they react with a filtering material, fatal damage to the organism appears.
합성기술의 발전에 따라 금속을 나노 입자 수준으로 제작하는 것이 용이하게 되었는데, 분석기술의 진보로 인해 여러 금속 나노 입자들이 다양하고 독특한 광학적 특성을 가지는 것이 밝혀져 왔다. 기하학적인 구조에 따라 금속 나노 구조체는 광학적 특성이 변화하게 되는데, 이는 국소 표면 플라즈몬 공명(localized surface plasmon resonance, LSPR) 현상에 기인한다는 점이 밝혀졌다. 또한 최근 나노과학 분야의 새로운 차세대 산업분야로 발전하면서 다양한 분야에서 나노물질이 응용되고 있다. 이러한 과학기술적 기류에 따라 최근 나노물질에 카이랄리티의 성질을 부여하여 카이랄 나노구조체를 합성하는 연구 등이 주목을 받고 있다.With the development of synthesis technology, it has become easier to manufacture metals at the level of nanoparticles, and it has been revealed that various metal nanoparticles have various and unique optical properties due to the advancement of analysis technology. It has been found that the optical properties of metal nanostructures change depending on the geometrical structure, which is due to the localized surface plasmon resonance (LSPR) phenomenon. In addition, as it has recently developed into a new next-generation industrial field in the field of nanoscience, nanomaterials are being applied in various fields. According to these scientific and technological currents, research on synthesizing chiral nanostructures by imparting chirality properties to nanomaterials has recently been attracting attention.
카이랄 구조체는 어떠한 거울상 대칭도 가지고 있지 않은 비대칭 구조를 갖는 구조체를 의미한다. 카이랄 구조체 내에서는 입사되는 전자기파에 의해 발생하는 전기 쌍극자와 자기 쌍극자가 서로 같은 방향으로 상호작용을 하기 때문에 우편광과 좌편광의 축퇴(degeneracy)가 깨지게 된다. 따라서, 카이랄 구조체는 좌편광과 우편광의 빛에 대해 서로 다른 굴절률을 가지게 되며, 이에 따라 카이랄 물질에 선형 편광의 빛이 입사하면 편광 상태가 회전하는 광활성 특성이 나타나게 된다. 카이랄 구조체는 이러한 광활성 특성을 이용하여 광학 재료 및 촉매 분야에 다양하게 이용될 수 있다. A chiral structure means a structure having an asymmetric structure that does not have any mirror image symmetry. In the chiral structure, the degeneracy of right and left polarization is broken because electric dipoles and magnetic dipoles generated by incident electromagnetic waves interact in the same direction. Accordingly, the chiral structure has different refractive indices with respect to the left polarized light and the right polarized light. Accordingly, when linearly polarized light is incident on the chiral material, a photoactive characteristic in which the polarization state is rotated appears. The chiral structure can be variously used in optical materials and catalyst fields by using such photoactive properties.
이러한 나노입자에 대한 카이랄 구조체는 화학적으로 합성에 의하여 제조하는 경우가 많다. 또한 최근에는 2개 이상의 아미노산이 결합되어 있는 펩타이드를 이용하여 합성하는 방법이 제시된 바 있다. 나노구조의 형태를 정교하게 조절할 수 있는 전자빔리소그라피(e-beam lithography)를 이용하는 방법, 나노 사이즈로 이루어진 홀을 이용하여 회전 증착하는 홀 리소그라피(hole lithography) 방법 등이 연구되고 있다.A chiral structure for these nanoparticles is often prepared by chemical synthesis. Also, recently, a method for synthesizing using a peptide to which two or more amino acids are bound has been proposed. A method using e-beam lithography, which can precisely control the shape of a nanostructure, and a hole lithography method using nano-sized holes for rotational deposition are being studied.
이에 본 발명자들은 카이랄 나노 구조체를 보다 간단한 공정으로 정교하게 생산할 수 있는 방법을 연구하였고, 본 발명을 완성하였다.Accordingly, the present inventors have researched a method for producing a chiral nanostructure in a more sophisticated manner with a simpler process, and have completed the present invention.
본 발명의 목적은 나노 사이즈의 정밀도를 나타내는 카이랄 나노 구조체를 제조할 수 있는 장치를 제공하기 위한 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide an apparatus capable of manufacturing a chiral nanostructure exhibiting nano-size precision.
본 발명의 목적은 상기 장치를 이용하여 정밀도 및 공정용이성이 향상된 카이랄 나노 구조체를 제조할 수 있게 하는 것이다.An object of the present invention is to make it possible to manufacture a chiral nanostructure with improved precision and process easiness by using the device.
본 발명의 목적은 상기 장치를 이용하여 종래 방법에 비하여 공정이 단순하면서 정밀도가 높아진 카이랄 나노 구조체의 제조방법을 통하여 대량의 카이랄 나노 구조체를 제조할 수 있는 이점을 제공하며, 보다 다양한 분야에 상기 카이랄 나노 구조체가 활용될 수 있도록 하기 위한 것이다.It is an object of the present invention to provide the advantage of being able to manufacture a large amount of chiral nanostructures through a method of manufacturing a chiral nanostructure with a simpler process and higher precision compared to the conventional method using the device, and can be used in more diverse fields. This is to enable the chiral nanostructure to be utilized.
본 발명의 목적은 카이랄성을 최초로 부여하는 경우뿐만 아니라, 필요에 따른 추가적인 카이랄성의 변조에 있어서도 즉각적인 실시간성을 확보하게 할 수 있게 하기 위함이다.An object of the present invention is to ensure immediate real-time performance not only when chirality is first given, but also when additional chirality is modulated as needed.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 손대칭성을 부여하기 위한 나선형 자기장 형성 장치는 자기장을 형성하는 제1 자성체부; 상기 제1 자성체부와 소정의 간격을 두고 이격되는 제2 자성체부; 및 상기 제1 자성체부 및 상기 제2 자성체부 사이에 위치되어 나노입자를 수용하는 수용체부;를 포함하고, 상기 제1 자성체부 및 상기 제2 자성체부를 동시에 관통하는 가상의 중심선을 기준으로, 상기 제1 자성체부 및 상기 제2 자성체부는 상호 반대 방향으로 회전하는 것일 수 있다.In order to achieve the above object, a helical magnetic field forming apparatus for imparting hand symmetry according to an embodiment of the present invention includes a first magnetic body forming a magnetic field; a second magnetic body spaced apart from the first magnetic body part by a predetermined distance; and a receptor part positioned between the first magnetic body part and the second magnetic body part to receive the nanoparticles; based on an imaginary center line passing through the first magnetic body part and the second magnetic body part at the same time, the The first magnetic body part and the second magnetic body part may rotate in opposite directions to each other.
상기 제1 자성체부 및 상기 제2 자성체부는, 소정의 두께를 지닌 패널 형상인 것일 수 있다.The first magnetic body part and the second magnetic body part may have a panel shape having a predetermined thickness.
상기 제1 자성체부 및 제2 자성체부는 동일한 속도로 회전하는 것일 수 있다.The first magnetic body part and the second magnetic body part may rotate at the same speed.
상기 나노 입자는 자성 플라즈몬(magnetoplasmonic) 입자를 포함하는 것일 수 있다.The nanoparticles may include magnetic plasmonic particles.
상기 자성 플라즈몬 입자는, 코어(core); 및 상기 코어의 표면의 적어도 일부를 둘러싸고 상기 코어의 성분과 이종의 성분을 포함하는 쉘(shell)을 구비한 코어-쉘(core-shell) 입자를 포함하는 것일 수 있다.The magnetic plasmon particles, a core (core); and a core-shell particle surrounding at least a portion of the surface of the core and having a shell including a component different from the component of the core.
상기 코어-쉘(core-shell) 입자는 상기 코어 및 상기 쉘 중 어느 하나가 자성 성분을 포함하고, 다른 하나가 금속 성분을 포함하는 것일 수 있다.In the core-shell particle, one of the core and the shell may include a magnetic component, and the other may include a metal component.
상기 나노 입자는 증류수, 탈이온수, 알코올, 유기용매, 고분자 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 용매로 분산된 상태로 수용체부에 수용되는 것일 수 있다.The nanoparticles may be accommodated in the receptor in a state in which one selected from the group consisting of distilled water, deionized water, alcohol, an organic solvent, a polymer, and a combination thereof is dispersed in a solvent.
상기 손대칭성을 부여하기 위한 나선형 자기장 형성 장치는 상기 제1 자성체부 및 제2 자성체부 사이에 나선형 자기장이 형성되는 것일 수 있다.The spiral magnetic field forming apparatus for imparting the hand symmetry may be one in which a spiral magnetic field is formed between the first magnetic body part and the second magnetic body part.
상기 손대칭성을 부여하기 위한 나선형 자기장 형성 장치는 상기 제1 자성체부 및 상기 제2 자성체부의 사이의 간격을 조절하여 상기 제1 자성체부 및 상기 제2 자성체부를 통하여 발생하는 자기장의 공간적 범위가 조절되도록 하는 것일 수 있다.The spiral magnetic field forming device for imparting the hand symmetry adjusts the distance between the first magnetic body part and the second magnetic body part so that the spatial range of the magnetic field generated through the first magnetic body part and the second magnetic body part is adjusted. may be doing
상기 손대칭성을 부여하기 위한 나선형 자기장 형성 장치는 상기 제1 자성체부 및 상기 제2 자성체부의 자기력 또는 상기 제1 자성체부 및 상기 제2 자성체부의 사이의 간격을 조절하여 제1 자성체부 및 상기 제2 자성체부를 통하여 발생하는 자기장의 자속 밀도가 조절되는 것일 수 있다.The spiral magnetic field forming apparatus for imparting the hand symmetry adjusts the magnetic force of the first magnetic body part and the second magnetic body part or the distance between the first magnetic body part and the second magnetic body part to adjust the first magnetic body part and the second magnetic body part The magnetic flux density of the magnetic field generated through the magnetic body may be controlled.
본 발명에 다른 일 실시예에 따른 카이랄 나노 구조체는 상기 손대칭성을 부여하기 위한 나선형 자기장 형성 장치로 제조된 것일 수 있다.The chiral nanostructure according to another embodiment of the present invention may be manufactured with a helical magnetic field forming device for imparting hand symmetry.
이하, 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
본 발명의 일 실시예에 따른 손대칭성을 부여하기 위한 나선형 자기장 형성 장치는 자기장을 형성하는 제1 자성체부; 상기 제1 자성체부와 소정의 간격을 두고 이격되는 제2 자성체부; 및 상기 제1 자성체부 및 상기 제2 자성체부 사이에 위치되어 나노입자를 수용하는 수용체부;를 포함하고, 상기 제1 자성체부 및 상기 제2 자성체부를 동시에 관통하는 가상의 중심선을 기준으로, 상기 제1 자성체부 및 상기 제2 자성체부는 상호 반대 방향으로 회전하는 것일 수 있다.A spiral magnetic field forming apparatus for imparting hand symmetry according to an embodiment of the present invention includes: a first magnetic body forming a magnetic field; a second magnetic body spaced apart from the first magnetic body part by a predetermined distance; and a receptor part positioned between the first magnetic body part and the second magnetic body part to receive the nanoparticles; based on an imaginary center line passing through the first magnetic body part and the second magnetic body part at the same time, the The first magnetic body part and the second magnetic body part may rotate in opposite directions to each other.
상기 제1 자성체부 및 상기 제2 자성체를 회전하는 수단은 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 사용할 수 있는 모든 수단을 포함하는 것으로 정의한다. 한편, 상기 회전하는 수단은 그 속도가 제어될 수 있는 것이 나노입자의 카이랄리티를 부여 또는 제어하는데 보다 유리할 수 있다.It is defined that the means for rotating the first magnetic body part and the second magnetic body includes all means that can be used by a person skilled in the art. On the other hand, it may be more advantageous for the rotating means to give or control the chirality of the nanoparticles that the speed can be controlled.
상기 손대칭성을 부여하기 위한 나선형 자기장 형성 장치에 의하는 경우 자기장 인가 및 조절 수단을 통하여 상대적으로 단순한 방법으로 대량의 카이랄 나노 구조체를 제조할 수 있는 이점을 제공하며, 화학적인 합성 방법을 활용하거나 별도 템플릿(Template)을 활용하는 등의 종래의 제조 방법에 비하여 공정 용이성 및 효율성을 향상시키고, 나아가 정밀도를 향상시키는 이점을 갖는다. 또한, 카이랄성을 최초로 부여하는 경우뿐만 아니라, 필요에 따른 추가적인 카이랄성의 변조에 있어서도 즉각적인 실시간성을 확보하는 이점을 갖는다.In the case of the spiral magnetic field forming apparatus for imparting hand symmetry, it provides the advantage of being able to manufacture a large amount of chiral nanostructures by a relatively simple method through magnetic field application and control means, and utilizes chemical synthesis methods or Compared to a conventional manufacturing method such as using a separate template, process easiness and efficiency are improved, and further, precision is improved. In addition, it has the advantage of securing immediate real-time not only in the case of providing chirality for the first time, but also in the modulation of additional chirality as needed.
상기 손대칭성을 부여하기 위한 나선형 자기장 형성 장치를 사용하는 경우 카이랄성을 갖는 3차원 나노 구조체를 제조할 수 있다. 카이랄성(Chirality)은 비대칭 속성을 말한다. 구조적으로 이러한 카이랄성을 갖는 입자 구조체는 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display, LCD) 등의 광학 기술 분야 또는 제약 등의 바이오 분야에 유용하게 적용될 수 있다. 상기 카이랄 나노 구조체의 제조방법은 대량으로 높은 순도의 카이랄성을 갖는 입자 구조체를 제조할 수 있는 수단을 제공하며, 이를 통하여 제조된 3차원 나노구조체의 경우, 제약 및 바이오 분야에서 광학 소자 분야에 이르기까지 새로운 연구 분야를 개척할 수 있는 잠재성이 큰 물질로 기능할 수 있다. 한편, 본 발명에서 발하는 손대칭성은 카이랄성 또는 카이랄리티를 의미한다.In the case of using the spiral magnetic field forming apparatus for imparting the hand symmetry, a three-dimensional nanostructure having chirality may be manufactured. Chirality refers to the asymmetric property. Structurally, the particulated structure having such chirality can be usefully applied to an optical technology field such as a liquid crystal display (LCD) or a bio field such as pharmaceuticals. The manufacturing method of the chiral nanostructure provides a means for manufacturing a particle structure having high purity chirality in a large amount, and in the case of a three-dimensional nanostructure manufactured through this, the optical device field in the pharmaceutical and bio field It can function as a material with great potential to pioneer new research fields. On the other hand, hand symmetry emitted in the present invention means chirality or chirality.
플라스몬(plasmon)이란 금속 내의 자유전자가 집단적으로 진동하는 유사 입자를 말한다. 금속의 나노 입자에서는 플라스몬이 표면에 국부적으로 존재하기 때문에 표면 플라스몬(surface plasmon)이라 부르기도 한다. 그 중에서도 금속 나노 입자에서는 가시에서 근적외선의 대역 빛의 전기장과 플라스몬이 짝지어지면서 광흡수가 일어나 선명한 색을 띠게 된다.A plasmon is a similar particle in which free electrons in a metal vibrate collectively. In metal nanoparticles, plasmons exist locally on the surface, so they are also called surface plasmons. Among them, in metal nanoparticles, an electric field of light in the visible to near-infrared band is paired with a plasmon, light absorption occurs, and a vivid color is obtained.
플라즈몬 나노입자에 대한 일정한 형태의 자기장, 보다 구체적으로는 나선형의 자기장을 처리하면, 카이랄성을 가지는 나노 구조체가 제조될 수 있다는 점을 확인할 수 있었다. It was confirmed that nanostructures having chirality can be manufactured by processing a magnetic field of a certain shape, more specifically, a helical magnetic field with respect to the plasmonic nanoparticles.
바람직하게 상기 나노입자는 입경이 균일한 것일 수 있다. 상기 나노입자는 입경의 표준편차가 20 미만인 것일 수 있다. 상기 범위의 균일한 입경을 가지는 나노입자에 대하여 본 발명에 따른 장치를 사용하여 형성된 자기장, 구체적으로는 나선형의 자기장을 처리하면 보다 용이하게 카이랄 구조체가 제조될 수 있다. Preferably, the nanoparticles may have a uniform particle size. The nanoparticles may have a standard deviation of particle diameter of less than 20. If the magnetic field formed using the device according to the present invention to nanoparticles having a uniform particle diameter in the above range, specifically, a helical magnetic field, a chiral structure can be manufactured more easily.
구체적으로 상기 손대칭성을 부여하기 위한 나선형 자기장 형성 장치는 상기 제1 자성체부 및 상기 제2 자성체부가 일정한 간격을 두고 이격되어 회전함으로서 소정의 자속 밀도 및 자화 방향을 갖는 자기장이 소정의 공간적 범위 내에 형성될 수 있다. 특히 상기 제1 자성체부 및 상기 제2 자성체부는 그 회전 방향을 조절하여 상기 제1 자성체부 및 상기 제2 자성체부 사이에 나선형 자기장이 형성될 수 있다. 상기 자기장이 나선형 자기장인 경우, 자기장 자체가 구조적 카이랄성을 갖게 되며, 이를 인가하는 나노 입자에 상기 자기장으로부터 유도되는 카이랄성을 전가하여 카이랄성을 띠는 나노 구조체를 보다 용이하게 제조할 수 있다.Specifically, in the helical magnetic field forming device for imparting hand symmetry, the first magnetic body part and the second magnetic body part rotate with a predetermined distance apart to form a magnetic field having a predetermined magnetic flux density and magnetization direction within a predetermined spatial range. can be In particular, a spiral magnetic field may be formed between the first magnetic part and the second magnetic part by adjusting the rotation directions of the first magnetic part and the second magnetic part. When the magnetic field is a helical magnetic field, the magnetic field itself has structural chirality, and by transferring the chirality induced from the magnetic field to the nanoparticles applying it, it is easier to manufacture a nanostructure having chirality. can
도 1은 본 발명의 일 실시예 따라 상기 제1 자성체부 및 상기 제2 자성체부를 회전시켜 나선형 자기장이 형성되는 것을 나타낸 것이다. 도 1을 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명하면, 상기 2개의 자성체(11, 12)를 동일한 자화 방향(y축 방향)으로 서로 마주보도록 대향 배치한 후 서로 반대 방향으로 상대 회전시켜 나선형의 자기장(13)을 형성할 수 있다. 일 구현예에 따른 상기 자기장 형상 단계에서 상기 2개의 자성체(11, 12)는 각각의 중심을 동시에 지나는 축(y축)을 회전축으로 하여 하나의 자성체(11)는 시계 방향으로, 다른 하나의 자성체(12)는 반시계 방향으로 상대 회전시킬 수 있다. 하나의 자성체(11)는 이의 장축(L1)과 z축이 이루는 각도(θ1)가 0°< θ1 < 180°범위가 되도록 시계 방향으로 회전하고, 다른 하나의 자성체(12) 이의 장축(L2)과 z축이 이루는 각도(θ2)가 0°> θ2 > -180°범위가 되도록 반시계 방향으로 회전시킬 수 있다. 1 illustrates the formation of a spiral magnetic field by rotating the first magnetic body part and the second magnetic body part according to an embodiment of the present invention. When the present invention is described in more detail with reference to FIG. 1, the two
예를 들어, 상기 두 자성체(11, 12)는 상기 θ1 및 θ2의 절대값의 크기가 동일하도록 회전시킬 수 있다. 상기 θ1 및 θ2의 크기를 조절함으로써 상기 나선형 자기장(13)의 구조가 결정될 수 있다. 상기 나선형 자기장(13)은 거울면 비대칭 구조를 가짐으로써 카이랄성을 나타내며, 상기 θ1 및 θ2의 크기에 따라 카이랄성의 정도가 조절될 수 있다. 상기 θ1 및 θ2의 절대값의 크기를 θ라 지칭할 때, 상기 나선형 자기장의 카이랄성의 크기는 sin(2θ)의 크기에 비례할 수 있다. For example, the two
일 구현예에서, 상기 자성체는 네오디뮴(neodymium) 자석을 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 네오디뮴 자석의 자속 밀도는 약 1μT 내지 약 5T일 수 있고, 예를 들어, 약 0.01T 내지 약 0.4T일 수 있고, 예를 들어, 약 0.01T 내지 약 0.3T일 수 있다. In one embodiment, the magnetic material may include a neodymium magnet. Specifically, the magnetic flux density of the neodymium magnet may be from about 1 μT to about 5T, for example, from about 0.01T to about 0.4T, for example, from about 0.01T to about 0.3T.
일 구현예에서, 상기 두 자성체의 중심을 연결하는 직선 거리로 정의되는 이격 거리는 약 1㎛ 내지 약 10m일 수 있고, 예를 들어, 약 1㎛ 내지 약 5m일 수 있고, 예를 들어, 약 1㎛ 내지 약 1m일 수 있고, 예를 들어, 1㎛ 내지 약 80cm일 수 있고, 예를 들어, 약 1cm 내지 약 50cm일 수 있고, 예를 들어, 약 1cm 내지 약 10cm일 수 있고, 예를 들어, 약 1cm 내지 약 8cm일 수 있고, 예를 들어, 약 1cm 내지 약 6cm일 수 있고, 예를 들어, 약 1cm 내지 약 5cm일 수 있고, 예를 들어, 약 1cm 내지 약 4cm일 수 있다.In one embodiment, the separation distance defined as a straight line distance connecting the centers of the two magnetic materials may be about 1 μm to about 10 m, for example, about 1 μm to about 5 m, for example, about 1 μm to about 1 m, for example, 1 μm to about 80 cm, for example, about 1 cm to about 50 cm, for example, about 1 cm to about 10 cm, for example , may be from about 1 cm to about 8 cm, for example, from about 1 cm to about 6 cm, for example, from about 1 cm to about 5 cm, for example, from about 1 cm to about 4 cm.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 수용부에 나노입자체 배치되는 것을 설명하기 위한 것이다.2 is for explaining the arrangement of nanoparticles in the receiving unit according to an embodiment of the present invention.
상기 자기장이 형성하기 전 미리 또는 자기장 형성 이후에 상기 제1 자성체부 및 상기 제2 자성체부 사이의 수용부에 배치될 수 있다. 수용부에 배치된 상기 나노입자는 상기 나선형 자기장의 영향으로 카이랄성을 가지는 입자구조로 형성되게 할 수 있다. 또한 형성된 자기장을 조절함으로서 상기 나노입자에 대한 카이랄성을 생성 또는 조절할 수 있게 된다. 이를 통하여 보다 정밀한 카이랄성을 갖는 3차원 나노 구조체를 대량으로 생성할 수 있게 된다.It may be disposed in a receiving portion between the first magnetic body part and the second magnetic body part before the magnetic field is formed or after the magnetic field is formed. The nanoparticles disposed in the receiving part may be formed into a particle structure having chirality under the influence of the helical magnetic field. In addition, by controlling the formed magnetic field, it is possible to generate or control the chirality of the nanoparticles. Through this, it is possible to mass-produce three-dimensional nanostructures with more precise chirality.
상기 수용체부를 중심으로 마주보는 상기 제1 자성체부 및 상기 제2 자성체부는, 소정의 두께를 지닌 패널 형상인 것일 수 있다. 패널 형상으로 이루어진 자성체부에 의하는 경우 카이랄성을 가지는 나노입자를 생성할 수 있는 정교한 나선형 구조의 자기장을 형성하는데 유리할 수 있다. 또한 상기 제1 자성체부 및 상기 제2 자성체의 두께는 동일하며, 동일한 자기력을 가지는 것일 수 있다. 이를 통하여 후술하는 바와 같이 상기 제1 자성체부 및 상기 제2 자성체 간에 이격되는 거리 또는 자기력을 조절하여 형성되는 자기장이 보다 효과적으로 조절되도록 할 수 있다. 이를 통하여 나노입자의 카이랄성을 정교하게 제어할 수 있게 된다는 장점을 가진다.The first magnetic body part and the second magnetic body part facing with respect to the receptor part may have a panel shape having a predetermined thickness. In the case of using the magnetic body part having a panel shape, it may be advantageous to form a magnetic field of a sophisticated helical structure capable of generating nanoparticles having chirality. In addition, the thickness of the first magnetic body portion and the second magnetic body may be the same and have the same magnetic force. Through this, as will be described later, a magnetic field formed by adjusting a distance or a magnetic force spaced apart between the first magnetic body part and the second magnetic body can be more effectively controlled. This has the advantage of being able to precisely control the chirality of nanoparticles.
상기 제1 자성체부 및 제2 자성체부는 동일한 속도로 회전하는 것일 수 있다.The first magnetic body part and the second magnetic body part may rotate at the same speed.
상기 나노 입자는 자성 플라즈몬(magnetoplasmonic) 입자를 포함하는 것일 수 있다.The nanoparticles may include magnetic plasmonic particles.
플라즈몬(Plasmon)이란 금속 내부의 자유 전자들이 집단적으로 진동하는 현상을 의미한다. 금속 나노 입자의 경우, 플라즈몬이 표면에 국부적으로 존재할 수 있는데, 이를 표면 플라즈몬(Surface Plasmon)이라고 지칭할 수 있다. 금속 나노 입자가 가시광선에서 근적외선에 이르는 영역의 빛의 전기장과 만나는 경우 표면 플라즈몬 공명(Surface Plasmon Resonance, SPR)에 의해 광흡수가 일어나 선명한 색을 내게 된다. 상기 자성 플라즈몬 입자는 자성을 띠는 플라즈몬 입자로서, 자성에 의해 자기장 내에 소정의 배열로 정렬될 수 있고, 플라즈몬 현상에 의해 색을 띨 수 있다.Plasmon refers to a phenomenon in which free electrons inside a metal vibrate collectively. In the case of metal nanoparticles, plasmons may exist locally on the surface, which may be referred to as surface plasmons. When the metal nanoparticles meet the electric field of light in the range from visible light to near-infrared light, light absorption occurs by surface plasmon resonance (SPR) to give a vivid color. The magnetic plasmon particles are plasmonic particles having magnetism, and may be arranged in a predetermined arrangement in a magnetic field by magnetism, and may be colored by a plasmon phenomenon.
상기 자성 플라즈몬 입자는, 코어(core); 및 상기 코어의 표면의 적어도 일부를 둘러싸고 상기 코어의 성분과 이종의 성분을 포함하는 쉘(shell)을 구비한 코어-쉘(core-shell) 입자를 포함하는 것일 수 있다.The magnetic plasmon particles, a core (core); and a core-shell particle surrounding at least a portion of the surface of the core and having a shell including a component different from the component of the core.
상기 코어-쉘(core-shell) 입자는 상기 코어 및 상기 쉘 중 어느 하나가 자성 성분을 포함하고, 다른 하나가 금속 성분을 포함하는 것일 수 있다. 자성 성분을 포함하는 코어와 금속 성분을 포함하는 쉘; 또는 자성 성분을 포함하는 쉘과 금속 성분을 포함하는 코어의 조합을 통하여, 상기 나노 구조체가 목적하는 색상의 구현과 동시에, 자기장 내에 소정의 배열로 정렬되어 정밀한 카이랄 구조를 형성하기 유리할 수 있다. In the core-shell particle, one of the core and the shell may include a magnetic component, and the other may include a metal component. a core including a magnetic component and a shell including a metal component; Alternatively, through a combination of a shell including a magnetic component and a core including a metal component, it may be advantageous for the nanostructures to be aligned in a predetermined arrangement in a magnetic field while realizing a desired color to form a precise chiral structure.
상기 금속 성분은, 예를 들어, 은(Ag), 금(Au), 백금(Pt), 구리(Cu), 팔라듐(Pd), 니켈(Ni), 코발트(Co), 철(Fe), 망간(Mn), 크롬(Cr), 바나듐(V), 티타늄(Ti), 알루미늄(Al), 아연(Zn), 카드뮴(Cd) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함할 수 있다. The metal component is, for example, silver (Ag), gold (Au), platinum (Pt), copper (Cu), palladium (Pd), nickel (Ni), cobalt (Co), iron (Fe), manganese It may include one selected from the group consisting of (Mn), chromium (Cr), vanadium (V), titanium (Ti), aluminum (Al), zinc (Zn), cadmium (Cd), and combinations thereof.
상기 자성 성분은, 예를 들어, 산화철(Fe3O4), 산화니켈(NiO), 산화코발트(Co3O4), 철(Fe), 니켈(Ni), 코발트(Co) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함할 수 있다. The magnetic component is, for example, iron oxide (Fe 3 O 4 ), nickel oxide (NiO), cobalt oxide (Co 3 O 4 ), iron (Fe), nickel (Ni), cobalt (Co), and combinations thereof It may include one selected from the group consisting of.
일 구현예에서, 상기 코어(core)는 은(Ag), 금(Au), 백금(Pt), 구리(Cu), 팔라듐(Pd), 니켈(Ni), 코발트(Co), 철(Fe), 망간(Mn), 크롬(Cr), 바나듐(V), 티타늄(Ti), 알루미늄(Al), 아연(Zn), 카드뮴(Cd) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함하고, 상기 쉘(shell)은 산화철(Fe3O4), 산화니켈(NiO), 산화코발트(Co3O4), 철(Fe), 니켈(Ni), 코발트(Co) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함할 수 있다. In one embodiment, the core is silver (Ag), gold (Au), platinum (Pt), copper (Cu), palladium (Pd), nickel (Ni), cobalt (Co), iron (Fe) , manganese (Mn), chromium (Cr), vanadium (V), titanium (Ti), aluminum (Al), zinc (Zn), including one selected from the group consisting of cadmium (Cd) and combinations thereof, The shell is selected from the group consisting of iron oxide (Fe 3 O 4 ), nickel oxide (NiO), cobalt oxide (Co 3 O 4 ), iron (Fe), nickel (Ni), cobalt (Co), and combinations thereof. It may include a selected one.
다른 구현예에서, 상기 코어(core)는 산화철(Fe3O4), 산화니켈(NiO), 산화코발트(Co3O4), 철(Fe), 니켈(Ni), 코발트(Co) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함하고, 상기 쉘(shell)은 은(Ag), 금(Au), 백금(Pt), 구리(Cu), 팔라듐(Pd), 니켈(Ni), 코발트(Co), 철(Fe), 망간(Mn), 크롬(Cr), 바나듐(V), 티타늄(Ti), 알루미늄(Al), 아연(Zn), 카드뮴(Cd) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함할 수 있다. In another embodiment, the core is iron oxide (Fe 3 O 4 ), nickel oxide (NiO), cobalt oxide (Co 3 O 4 ), iron (Fe), nickel (Ni), cobalt (Co) and these including one selected from the group consisting of a combination of silver (Ag), gold (Au), platinum (Pt), copper (Cu), palladium (Pd), nickel (Ni), cobalt ( Co), iron (Fe), manganese (Mn), chromium (Cr), vanadium (V), titanium (Ti), aluminum (Al), zinc (Zn), cadmium (Cd) and combinations thereof It may include a selected one.
이러한 코어-쉘 구조를 통하여, 상기 나노 구조체가 우수한 색상의 발현 및 광학 특성을 구현할 수 있고, 상기 나노 입자가 자기장 내에 목적하는 배열로 정렬되도록 조절하기 용이한 이점이 있으며, 자기장의 미세한 조절에 대하여 실시간으로 배열이 변화되어 카이랄성 조절에 유리한 이점을 얻을 수 있다.Through such a core-shell structure, the nanostructure can realize excellent color expression and optical properties, and there is an advantage that it is easy to control the nanoparticles to be aligned in a desired arrangement in a magnetic field, and for fine control of the magnetic field The arrangement can be changed in real time, which can be advantageous for chirality control.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 통하여 카이랄성을 부여할 수 있는 다양한 형태의 나노 입자의 단면을 개략적으로 도시한 것이다. 도 3의 (a) 및 (b)를 참조할 때, 상기 나노 입자는 구형의 코어-쉘 입자일 수 있고, 도 3의 (c)를 참조할 때, 상기 나노 입자는 막대형 코어-쉘 입자일 수 있다. 구체적으로, 상기 구형의 코어-쉘 입자는 도 3의 (a)에 도시된 바와 같이 상기 코어(14)와 실질적으로 이의 표면 전체를 둘러싼 쉘(15)을 포함하는 구조일 수도 있고, 도 3의 (b)에 도시된 바와 같이 상기 코어(14)와 이의 표면의 일부를 둘러싼 쉘(15)을 포함하는 하프-쉘(half-shell) 구조일 수도 있다. 본 명세서에서 '하프-쉘(Half-Shell)'의 의미는 상기 쉘(15)이 상기 코어(14)의 표면적의 정확히 절반을 둘러싼 경우만 의미하는 것이 아니라, 전체가 아닌 적어도 일부를 둘러싼 경우를 모두 총칭하는 것으로 이해된다. 상기 막대형 코어-쉘 입자는 도 3의 (c)에 도시된 바와 같이, 상기 코어(14)와 이의 표면 전체를 둘러싼 쉘(15)을 포함하는 구조일 수도 있고, 상기 코어(14)와 이의 표면 일부를 둘러싼 쉘(15)을 포함하는 구조(미도시)일 수도 있다. 3 schematically shows a cross-section of various types of nanoparticles capable of imparting chirality through an embodiment of the present invention. Referring to FIGS. 3A and 3B , the nanoparticles may be spherical core-shell particles, and referring to FIG. 3C , the nanoparticles are rod-shaped core-shell particles. can be Specifically, the spherical core-shell particle may have a structure including the core 14 and the
일 구현예에서, 상기 나노 입자는 구형의 코어-쉘 입자 또는 막대형 코어-쉘 입자를 포함하고, 상기 구형의 코어-쉘 입자 또는 상기 막대형 코어-쉘 입자는 코어; 및 상기 코어의 표면 전체를 둘러싸고 상기 코어의 성분과 이종의 성분을 포함하는 쉘;을 포함하며, 상기 코어는 은(Ag), 금(Au), 백금(Pt), 구리 (Cu), 팔라듐(Pd), 니켈(Ni), 코발트(Co), 철(Fe), 망간(Mn), 크롬(Cr), 바나듐(V), 티타늄(Ti), 알루미늄(Al), 아연(Zn), 카드뮴(Cd) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함하고, 상기 쉘(shell)은 산화철(Fe3O4), 산화니켈(NiO), 산화코발트(Co3O4), 철(Fe), 니켈(Ni), 코발트(Co) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함할 수 있다. In one embodiment, the nanoparticles include spherical core-shell particles or rod-shaped core-shell particles, and the spherical core-shell particles or the rod-shaped core-shell particles include a core; and a shell surrounding the entire surface of the core and including a component different from the component of the core, wherein the core includes silver (Ag), gold (Au), platinum (Pt), copper (Cu), palladium ( Pd), nickel (Ni), cobalt (Co), iron (Fe), manganese (Mn), chromium (Cr), vanadium (V), titanium (Ti), aluminum (Al), zinc (Zn), cadmium ( Cd) and one selected from the group consisting of combinations thereof, wherein the shell is iron oxide (Fe 3 O 4 ), nickel oxide (NiO), cobalt oxide (Co 3 O 4 ), iron (Fe), It may include one selected from the group consisting of nickel (Ni), cobalt (Co), and combinations thereof.
예를 들어, 상기 코어는 은(Ag), 금(Au) 또는 이들의 조합을 포함하고, 상기 쉘은 산화철(Fe3O4)을 포함할 수 있다. 상기 나노 입자가 이와 같은 성분의 조합을 포함하는 코어-쉘 구조를 가짐으로써 자기장의 조절에 의해 목적하는 카이랄성을 정교하게 부여할 수 있고, 자기장의 변화에 의하여 즉각적으로 카이랄성이 조절되는 효과가 극대화될 수 있다. For example, the core may include silver (Ag), gold (Au), or a combination thereof, and the shell may include iron oxide (Fe 3 O 4 ). Because the nanoparticles have a core-shell structure including a combination of these components, the desired chirality can be precisely given by controlling the magnetic field, and the chirality can be adjusted immediately by the change of the magnetic field. The effect can be maximized.
다른 구현예에서, 상기 나노 입자는 구형의 코어-쉘 입자 또는 막대형 코어-쉘 입자를 포함하고, 상기 구형의 코어-쉘 입자 또는 상기 막대형 코어-쉘 입자는 코어; 및 상기 코어의 일부를 둘러싸고 상기 코어의 성분과 이종의 성분을 포함하는 하프-쉘(Half-shell)을 포함하며, 상기 코어(core)는 산화철(Fe3O4), 산화니켈(NiO), 산화코발트(Co3O4), 철(Fe), 니켈(Ni), 코발트(Co) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함하고, 상기 쉘(shell)은 은(Ag), 금(Au), 백금(Pt), 구리 (Cu), 팔라듐(Pd), 니켈(Ni), 코발트(Co), 철(Fe), 망간(Mn), 크롬(Cr), 바나듐(V), 티타늄(Ti), 알루미늄(Al), 아연(Zn), 카드뮴(Cd) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함할 수 있다.In another embodiment, the nanoparticles include spherical core-shell particles or rod-shaped core-shell particles, and the spherical core-shell particles or the rod-shaped core-shell particles include a core; and a half-shell surrounding a part of the core and including a component different from the component of the core, wherein the core is iron oxide (Fe 3 O 4 ), nickel oxide (NiO), Cobalt oxide (Co 3 O 4 ), iron (Fe), nickel (Ni), including one selected from the group consisting of cobalt (Co) and combinations thereof, the shell (shell) is silver (Ag), gold ( Au), platinum (Pt), copper (Cu), palladium (Pd), nickel (Ni), cobalt (Co), iron (Fe), manganese (Mn), chromium (Cr), vanadium (V), titanium ( Ti), aluminum (Al), zinc (Zn), cadmium (Cd), and may include one selected from the group consisting of combinations thereof.
예를 들어, 상기 코어는 산화철(Fe3O4)을 포함하고, 상기 쉘은 은(Ag), 금(Au) 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 상기 나노 입자가 이와 같은 성분의 조합을 포함하는 코어-쉘 구조를 가짐으로써 자기장의 조절에 의해 목적하는 카이랄성을 정교하게 부여할 수 있고, 자기장의 변화에 의하여 즉각적으로 카이랄성이 조절되는 효과가 극대화될 수 있다.For example, the core may include iron oxide (Fe 3 O 4 ), and the shell may include silver (Ag), gold (Au), or a combination thereof. Because the nanoparticles have a core-shell structure including a combination of these components, the desired chirality can be precisely given by controlling the magnetic field, and the chirality can be adjusted immediately by the change of the magnetic field. The effect can be maximized.
도 4는 일 구현예에 따른 상기 구형의 코어-쉘 입자의 사진을 게재한 것이고, 도 5는 일 구현예에 따른 상기 막대형의 코어-쉘 입자의 사진을 게재한 것이다. 4 shows a photograph of the spherical core-shell particle according to an embodiment, and FIG. 5 shows a photograph of the rod-shaped core-shell particle according to an embodiment.
일 구현예에서, 상기 구형 코어-쉘 입자는, 상기 코어(14)의 평균 입경이 약 0.01nm 내지 약 300nm, 예를 들어, 약 5nm 내지 약 250nm, 예를 들어, 약 5nm 내지 약 100nm, 예를 들어, 약 5nm 내지 약 90nm, 예를 들어, 약 5nm 내지 약 80nm, 예를 들어, 약 20nm 내지 약 80nm, 예를 들어, 약 40nm 내지 80nm일 수 있다. In one embodiment, the spherical core-shell particle has an average particle diameter of the core 14 of about 0.01 nm to about 300 nm, for example, about 5 nm to about 250 nm, for example, about 5 nm to about 100 nm, for example For example, it may be about 5 nm to about 90 nm, for example, about 5 nm to about 80 nm, for example, about 20 nm to about 80 nm, for example, about 40 nm to 80 nm.
상기 구형 코어-쉘 입자의 상기 쉘의 평균 두께는 약 1nm 내지 약 150nm, 예를 들어, 약 1nm 내지 약 120nm, 예를 들어, 약 1nm 내지 약 100nm, 예를 들어, 약 1nm 내지 약 80nm, 예를 들어, 약 5nm 내지 약 80nm, 예를 들어, 약 10nm 내지 약 80nm, 예를 들어, 약 10nm 내지 약 70nm, 예를 들어, 약 20nm 내지 약 60nm, 예를 들어, 약 30nm 내지 약 60nm, 예를 들어, 약 40nm 내지 약 60nm일 수 있다.The average thickness of the shell of the spherical core-shell particle is from about 1 nm to about 150 nm, such as from about 1 nm to about 120 nm, such as from about 1 nm to about 100 nm, such as from about 1 nm to about 80 nm, e.g. For example, from about 5 nm to about 80 nm, such as from about 10 nm to about 80 nm, such as from about 10 nm to about 70 nm, such as from about 20 nm to about 60 nm, such as from about 30 nm to about 60 nm, such as For example, it may be about 40 nm to about 60 nm.
상기 구형 코어-쉘 입자에 있어서, 그 단면을 기준으로 상기 코어(14)의 장경(L) 및 단경(S)의 비(L/S)로 정의되는 종횡비(Aspect ratio)가 약 1.00 내지 약 2.00, 예를 들어, 약 1.00 내지 약 1.80, 예를 들어, 약 1.00 내지 약 1.75, 예를 들어, 약 1.00 내지 약 1.70, 예를 들어, 약 1.00 내지 약 1.65, 예를 들어, 약 1.00 내지 약 1.60일 수 있다. In the spherical core-shell particle, the aspect ratio defined as the ratio (L/S) of the major axis (L) and the minor axis (S) of the core 14 based on the cross section is about 1.00 to about 2.00 , for example from about 1.00 to about 1.80, such as from about 1.00 to about 1.75, such as from about 1.00 to about 1.70, such as from about 1.00 to about 1.65, such as from about 1.00 to about 1.60 can be
상기 구형 코어-쉘 입자는 1mg 수량의 파우더에 대한 코어(14) 입경의 표준편차가 약 30 nm 이하일 수 있고, 예를 들어, 약 25 nm 이하일 수 있고, 예를 들어, 약 20 nm 내지 약 10 nm일 수 있다. 상기 자성 플라즈몬 입자는 파우더, 즉, 복수의 입자를 포함하는 집합체로 활용될 수 있다. 이때, 복수의 상기 자성 플라즈몬 입자는 자기장 인가 조건 하에서 상호 소정의 간격 및 상대적 위치 관계를 갖도록 정렬되어 목적하는 3차원 구조체를 형성할 수 있다. 상기 수량의 파우더에 대하여 표준편차 범위가 전술한 범위를 만족함으로써, 상기 자성 플라즈몬 입자를 이용하여 제조된 3차원 구조체의 구조적 규칙성 및 정확성이 향상될 수 있고, 대량 설계 측면에서 보다 유리할 수 있다. The spherical core-shell particles may have a standard deviation of the particle diameter of the core 14 for a powder of 1 mg amount of about 30 nm or less, for example, about 25 nm or less, for example, about 20 nm to about 10 nm may be nm. The magnetic plasmon particles may be used as a powder, that is, an aggregate including a plurality of particles. In this case, the plurality of magnetic plasmon particles may be aligned to have a predetermined interval and a relative positional relationship with each other under a magnetic field application condition to form a desired three-dimensional structure. When the standard deviation range for the amount of powder satisfies the above range, the structural regularity and accuracy of the three-dimensional structure manufactured using the magnetic plasmon particles may be improved, and it may be more advantageous in terms of mass design.
일 구현예에서, 상기 막대형의 코어-쉘 입자는, 상기 코어의 평균 폭(width)이 약 0.01nm 내지 약 100nm, 예를 들어, 약 5nm 내지 약 100nm, 예를 들어, 약 5nm 내지 약 90nm, 예를 들어, 약 5nm 내지 약 80nm, 예를 들어, 약 20nm 내지 약 80nm, 예를 들어, 약 40nm 내지 80nm일 수 있다. In one embodiment, the rod-shaped core-shell particle has an average width of the core of about 0.01 nm to about 100 nm, for example, about 5 nm to about 100 nm, for example, about 5 nm to about 90 nm , for example, about 5 nm to about 80 nm, such as about 20 nm to about 80 nm, such as about 40 nm to 80 nm.
상기 막대형의 코어-쉘 입자의 상기 쉘의 평균 두께는 약 1nm 내지 약 150nm, 예를 들어, 약 1nm 내지 약 120nm, 예를 들어, 약 1nm 내지 약 100nm, 예를 들어, 약 1nm 내지 약 80nm, 예를 들어, 약 5nm 내지 약 80nm, 예를 들어, 약 10nm 내지 약 80nm, 예를 들어, 약 10nm 내지 약 70nm, 예를 들어, 약 20nm 내지 약 60nm, 예를 들어, 약 30nm 내지 약 60nm, 예를 들어, 약 40nm 내지 약 60nm일 수 있다. The average thickness of the shell of the rod-shaped core-shell particle is from about 1 nm to about 150 nm, such as from about 1 nm to about 120 nm, such as from about 1 nm to about 100 nm, such as from about 1 nm to about 80 nm. , for example from about 5 nm to about 80 nm, such as from about 10 nm to about 80 nm, such as from about 10 nm to about 70 nm, such as from about 20 nm to about 60 nm, such as from about 30 nm to about 60 nm , for example, from about 40 nm to about 60 nm.
상기 막대형의 코어-쉘 입자에 있어서, 상기 코어의 길이(L) 및 폭(W)의 비(L/W)로 정의되는 종횡비(Aspect ratio)가 약 5.00 내지 약 40.00, 예를 들어, 약 10.00 내지 약 40.00, 예를 들어, 약 15.00 내지 약 35.00일 수 있다.In the rod-shaped core-shell particle, the aspect ratio defined as the ratio (L/W) of the length (L) and width (W) of the core is from about 5.00 to about 40.00, for example, about 10.00 to about 40.00, such as about 15.00 to about 35.00.
상기 막대형 코어-쉘 입자는 1mg 수량의 파우더에 대한 코어(14) 폭의 표준편차가 약 30 nm 이하일 수 있고, 예를 들어, 약 25 nm 이하일 수 있고, 예를 들어, 약 20 nm 내지 약 10 nm일 수 있다. 상기 자성 플라즈몬 입자는 파우더, 즉, 복수의 입자를 포함하는 집합체로 활용될 수 있다. 이때, 복수의 상기 자성 플라즈몬 입자는 자기장 인가 조건 하에서 상호 소정의 간격 및 상대적 위치 관계를 갖도록 정렬되어 목적하는 3차원 구조체를 형성할 수 있다. 상기 수량의 파우더에 대하여 표준편차 범위가 전술한 범위를 만족함으로써, 상기 자성 플라즈몬 입자를 이용하여 제조된 3차원 구조체의 구조적 규칙성 및 정확성이 향상될 수 있고, 대량 설계 측면에서 보다 유리할 수 있다.The rod-shaped core-shell particles may have a standard deviation of the width of the core 14 for a powder of 1 mg quantity of about 30 nm or less, for example, about 25 nm or less, for example, about 20 nm to about 20 nm or less. It may be 10 nm. The magnetic plasmon particles may be used as a powder, that is, an aggregate including a plurality of particles. In this case, the plurality of magnetic plasmon particles may be aligned to have a predetermined interval and a relative positional relationship with each other under a magnetic field application condition to form a desired three-dimensional structure. When the standard deviation range for the amount of powder satisfies the above range, the structural regularity and accuracy of the three-dimensional structure manufactured using the magnetic plasmon particles may be improved, and it may be more advantageous in terms of mass design.
상기 구형의 코어-쉘 입자 및 상기 막대형의 코어-쉘 입자의 구조에 있어서, 상기 코어의 평균 입경, 상기 코어의 평균 폭, 상기 쉘의 평균 두께, 상기 코어의 장경 및 단경, 상기 코어의 길이 및 폭은 모두 입자의 단면에 대하여 측정한 2차원 값으로서, 주사전자현미경(SEM) 또는 투과전자현미경(TEM) 등의 수단을 통하여 얻은 투영상으로부터 얻을 수 있다. 상기 코어의 평균 입경, 상기 코어의 평균 폭 및 상기 쉘의 평균 두께에서 '평균'은 '수평균'을 의미한다. 상기 구형의 코어-쉘 입자에 있어서, 임의의 하나의 코어에 대한 가장 긴 입경이 상기 상기 코어의 장경을 의미하며, 가장 짧은 입경이 상기 코어의 단경을 의미한다. 상기 막대형 코어-쉘 입자에 있어서, 임의의 하나의 코어에 대하여 가로 및 세로 중 상대적으로 긴 길이를 상기 코어의 길이로 지칭하며, 상대적으로 짧은 길이를 상기 코어의 폭으로 지칭한다. 상기 구형 및 막대형 코어-쉘 입자에 있어서, 상기 쉘의 두께는 상기 코어와 상기 쉘의 계면으로부터 상기 쉘의 외부 표면까지의 수직 직선 거리를 의미한다.In the structure of the spherical core-shell particle and the rod-shaped core-shell particle, the average particle diameter of the core, the average width of the core, the average thickness of the shell, the major and minor diameters of the core, and the length of the core and width are both two-dimensional values measured with respect to the cross section of the particle, and can be obtained from a projection image obtained through means such as a scanning electron microscope (SEM) or a transmission electron microscope (TEM). In the average particle diameter of the core, the average width of the core, and the average thickness of the shell, 'average' means 'number average'. In the spherical core-shell particle, the longest particle diameter of any one core means the major diameter of the core, and the shortest particle diameter means the minor diameter of the core. In the rod-shaped core-shell particle, the relatively longer length among the width and length of any one core is referred to as the length of the core, and the relatively short length is referred to as the width of the core. In the spherical and rod-shaped core-shell particles, the thickness of the shell means a vertical straight line distance from the interface between the core and the shell to the outer surface of the shell.
상기 제1 자성체부 및 제2 자성체부의 회전에 의하여 형성된 자기장은 나선형의 자기장이고 상기 나노 입자는 자성 플라즈몬(magnetoplasmonic) 입자를 포함하고, 상기 자성 플라즈몬 입자가 코어(core); 및 상기 코어의 표면의 적어도 일부를 둘러싸고 상기 코어의 성분과 이종의 성분을 포함하는 쉘(shell)을 구비한 코어-쉘(core-shell) 입자를 포함하며, 상기 카이랄 나노 구조체의 하기 식 1의 값이 0 내지 20을 만족할 수 있다.The magnetic field formed by the rotation of the first magnetic body part and the second magnetic body part is a spiral magnetic field, and the nanoparticles include magnetic plasmonic particles, and the magnetic plasmonic particles include a core; and a core-shell particle surrounding at least a part of the surface of the core and having a shell including a component different from the component of the core, wherein the chiral nanostructure is represented by Formula 1 A value of 0 to 20 may be satisfied.
[식 1][Equation 1]
상기 식 1에서, 상기 A는 상기 나노 입자의 쉘 평균 두께(nm)에 대한 코어 평균 입경(nm)의 비; 또는 쉘 평균 두께(nm)에 대한 코어 평균 폭(nm)의 비 값이고, 상기 B는 상기 나노 입자의 농도(㎍/mL) 값이며, 상기 C는 상기 나선형 자기장의 회전각(θ)이 45°일 때 카이랄성(τ)의 크기 값을 1.0으로 한 경우의 상대적 카이랄성 크기의 비이고, 상기 Pmax는 상기 A를 만족하는 상기 카이랄 나노 구조체의 상기 B 및 C 조건 하에서의 원편광 이색성 분광 스펙트럼(Circular Dichroism Spectroscopy)의 최대 피크 값의 절대값이다.In
일 구현예에서, 상기 식 1의 값은 상기 B가 약 25 내지 약 200 중 어느 하나의 값이고, 상기 C가 약 0 내지 약 1.0 중 어느 하나의 값일 수 있다. 이와 같은 농도 및 각도 조건에서 도출된 상기 식 1의 값이 약 0 내지 약 20의 범위를 만족하는 경우, 상기 식 1의 값과 상기 카이랄 나노 구조체의 실시간 카이랄 가변성 및 구조적 완결성이 크게 향상될 수 있다.In one embodiment, in the value of
상기 식 1의 값은 상기 B 및 상기 C의 전술한 모든 범위에서 약 0 내지 약 20을 만족해야 하는 것이 아니라, 전술한 각각의 범위에서 임의의 하나의 B의 값과 임의의 하나의 C의 값에 대하여 약 0 내지 약 20 범위 내 특정 값을 만족하는 경우, 상기 카이랄 나노 구조체가 목적하는 실시간 가변성 및 구조적 카이랄 완결성을 확보함을 나타내는 지표가 될 수 있다. 다만, 상기 B 및 상기 C의 전술한 범위 내에서 상기 식 1의 값의 범위가 해당 범위를 만족하는 경우의 수가 증가할수록 상기 실시간 가변성 및 구조적 카이랄 완결성은 향상되는 상관성을 나타낸다. The value of
상기 나노 입자가 구형 코어-쉘 입자인 경우, 상기 A는 쉘 평균 두께(T)에 대한 코어 평균 입경(D)의 비(D/T)의 값이다. 상기 나노 입자가 막대형 코어-쉘 입자인 경우, 상기 A는 쉘 평균 두께(T)에 대한 코어 평균 폭(W)의 비(W/T)의 값이다.When the nanoparticles are spherical core-shell particles, A is a value of the ratio (D/T) of the average core particle diameter (D) to the average shell thickness (T). When the nanoparticles are rod-shaped core-shell particles, A is a value of the ratio (W/T) of the average core width (W) to the average shell thickness (T).
상기 B는 상기 카이랄 나노 구조체 중의 나노 입자의 농도(㎍/mL) 값이다.B is the concentration (μg/mL) value of nanoparticles in the chiral nanostructure.
후술하는 바와 같이 수용체에 수용되는 상기 나노 입자는 용매 내에 분산된 콜로이드 용액 상태로 배치되는 것일 수 있다. 이때, 상기 B는 상기 콜로이드 용액 중의 상기 나노 입자의 농도(㎍/mL) 값이다. 구체적으로, 상기 카이랄 나노 구조체의 제조방법을 통하여 비카이랄성 나노 입자 분산체로부터 카이랄 나노 구조체를 제조하는 경우; 및 하나의 카이랄 나노 구조체의 카이랄성을 변화시켜 다른 카이랄 나노 구조체를 제조하는 경우; 모두 상기 B는 상기 용액 중의 나노 입자의 농도(㎍/mL) 값으로 정의될 수 있다. As described below, the nanoparticles accommodated in the receptor may be disposed in a state of a colloidal solution dispersed in a solvent. In this case, B is the concentration (μg/mL) value of the nanoparticles in the colloidal solution. Specifically, in the case of manufacturing a chiral nanostructure from a non-chiral nanoparticle dispersion through the manufacturing method of the chiral nanostructure; and changing the chirality of one chiral nanostructure to prepare another chiral nanostructure; All of the above B may be defined as the concentration (μg/mL) value of the nanoparticles in the solution.
상기 C는 상기 카이랄 나노 구조체에 인가된 나선형 장기장의 회전각(θ)이 45°일 때 카이랄성(τ)의 크기 값을 1.0으로 한 경우의 상대적 카이랄성 크기의 비이다. 보다 구체적으로, 상기 자기장은 적어도 제1 자성체부 및 제2 자성체부를 회전시켜 형성된 나선형 자기장일 수 있고, 상기 회전각(θ)은 상기 나선형 장기장을 형성하기 위해 상대 회전하는 두 자성체의 각각의 회전각(θ)을 의미할 수 있다. 상기 카이랄 나노 구조체의 카이랄성은 나선형 자기장의 인가에 의해 부여된 것일 수 있다. 또한, 전술한 바와 같이, 상기 카이랄 나노 구조체는 나선형 자기장의 인가에 의하여 카이랄성이 변화하는 특징을 가질 수 있다. 상기 나노 구조체에 대하여 카이랄성을 부여 또는 변화시키기 위하여 나선형 자기장을 인가할 때, 상기 나선형 자기장은 대향하는 제1 자성체부 및 제2 자성체부의 상대적 회전에 의하여 형성될 수 있다. 상기 제1 자성체부 및 상기 제2 자성체부의 회전각(θ)이 변화함에 따라 상기 나노 구조체의 카이랄성도 달라지게 된다. C is the ratio of relative chirality magnitudes when the magnitude value of chirality (τ) is 1.0 when the rotation angle (θ) of the long helical field applied to the chiral nanostructure is 45°. More specifically, the magnetic field may be a helical magnetic field formed by rotating at least the first magnetic body part and the second magnetic body part, and the rotation angle θ is each rotation of two magnetic bodies that are relatively rotated to form the long helical field. It may mean an angle (θ). The chirality of the chiral nanostructure may be imparted by application of a helical magnetic field. In addition, as described above, the chiral nanostructure may have a characteristic in which chirality is changed by application of a helical magnetic field. When a helical magnetic field is applied to the nanostructure in order to impart or change chirality, the helical magnetic field may be formed by the relative rotation of the first magnetic body part and the second magnetic body part facing each other. As the rotation angle θ of the first magnetic body part and the second magnetic body part changes, the chirality of the nanostructure is also changed.
구체적으로, 상기 나선형 자기장의 카이랄성(τ)의 크기는 sin(2θ) 크기 값에 비례할 수 있다. 예를 들어, 상기 두 자성체의 각각의 회전각(θ)이 15°인 경우; 및 165°인 경우의 카이랄성의 상대적 크기의 비는 상기 나선형 자기장의 회전각(θ)이 45°일 때 카이랄성(τ)의 크기 1.0을 기준으로, 0.5이다. Specifically, the magnitude of the chirality (τ) of the spiral magnetic field may be proportional to the magnitude value of sin(2θ). For example, when the respective rotation angle θ of the two magnetic materials is 15°; and the ratio of the relative magnitudes of the chirality in the case of 165° is 0.5 based on the magnitude of the chirality (τ) of 1.0 when the rotation angle θ of the helical magnetic field is 45°.
상기 Pmax는 상기 제조방법을 통하여 제조된 상기 카이랄 나노 구조체에 대하여 원편광 이색성 분광 스펙트럼(Circular Dichroism Spectroscopy)을 측정하였을 때, 최대 피크 값(mdeg)이다. 예를 들어, 서로 다른 파장 영역에서 2 이상의 피크가 도출되었을 경우, 피크 값의 절대값이 가장 큰 하나의 피크에 대한 값을 의미한다. 상기 Pmax는 절대값으로서 양(+)의 값으로 나타낸다. The Pmax is a maximum peak value (mdeg) when circular dichroism spectroscopy is measured with respect to the chiral nanostructure manufactured through the manufacturing method. For example, when two or more peaks are derived from different wavelength regions, it means a value for one peak having the largest absolute value of the peak value. The Pmax is an absolute value and is expressed as a positive (+) value.
일 구현예에서, 상기 카이랄 나노 구조체의 제조방법을 통하여 제조된 상기 카이랄 나노 구조체에 대하여, 상기 식 1의 값이 약 0 내지 약 20을 만족하는 경우, 종래에 비하여 카이랄성의 변조 속도가 월등히 빠른 효과를 구현할 수 있으며, 실질적으로 실시간 가변되는 자기 조립성을 가질 수 있다. In one embodiment, with respect to the chiral nanostructure manufactured through the method for manufacturing the chiral nanostructure, when the value of
일 구현예에서, 상기 나노 입자가 구형의 코어-쉘 입자를 포함하고, 상기 쉘이 실질적으로 상기 코어의 표면 전체를 둘러싼 구조인 경우, 상기 식 1의 값이 약 0 내지 약 3.0, 예를 들어, 약 0 내지 약 2.5, 예를 들어, 약 0 내지 약 1.5, 예를 들어, 약 0 내지 약 1.0일 수 있다. 이때, 예를 들어, 상기 나노 입자는 금속 성분을 포함하는 코어; 및 자성 성분을 포함하는 쉘을 구비한 코어-쉘 입자일 수 있다. In one embodiment, when the nanoparticles include spherical core-shell particles and the shell has a structure substantially surrounding the entire surface of the core, the value of
상기 나노 입자가 구형의 코어-쉘 입자를 포함하고, 상기 쉘이 실질적으로 상기 코어의 표면 전체를 둘러싼 구조이며, 상기 C가 0(zero)보다 큰 어느 하나의 값인 경우, 상기 식 1의 값이 약 0.01 내지 약 3.5, 예를 들어, 약 0.01 내지 약 3.0, 예를 들어, 약 0.01 내지 약 2.5, 예를 들어, 약 0.01 내지 약 1.5, 예를 들어, 약 0.01 내지 약 1.0일 수 있다. When the nanoparticles include spherical core-shell particles, the shell has a structure substantially surrounding the entire surface of the core, and C is any value greater than 0 (zero), the value of
상기 나노 입자가 구형의 코어-쉘 입자를 포함하고, 상기 쉘이 실질적으로 상기 코어의 표면 전체를 둘러싼 구조이며, 상기 C가 0(zero)보다 큰 어느 하나의 값이고, 상기 B가 50 내지 200 범위의 어느 하나의 값인 경우, 상기 식 1의 값이 약 0.01 내지 약 1.0일 수 있고, 예를 들어, 약 0.01 내지 약 0.80일 수 있고, 예를 들어, 약 0.01 내지 약 0.50일 수 있다.The nanoparticles include spherical core-shell particles, the shell has a structure substantially surrounding the entire surface of the core, the C is any value greater than 0 (zero), and the B is 50 to 200 In the case of any one of the values in the range, the value of
다른 구현예에서, 상기 나노 입자가 구형의 코어-쉘 입자를 포함하고, 상기 쉘이 실질적으로 상기 코어의 표면 중 일부를 둘러싼 하프-쉘 구조인 경우, 상기 식 1의 값이 약 0 내지 약 19.00일 수 있고, 예를 들어, 약 0 내지 약 18.00일 수 있고, 예를 들어, 약 0 내지 약 17.00일 수 있다. 이때, 예를 들어, 상기 나노 입자는 자성 성분을 포함하는 코어; 및 금속 성분을 포함하는 쉘을 구비한 코어-쉘 입자일 수 있다.In another embodiment, when the nanoparticles include spherical core-shell particles, and the shell has a half-shell structure substantially surrounding a portion of the surface of the core, the value of
상기 나노 입자가 구형의 코어-쉘 입자를 포함하고, 상기 쉘이 실질적으로 상기 코어의 표면 중 일부를 둘러싼 하프-쉘 구조이며, 상기 C가 0(zero)보다 큰 어느 하나의 값인 경우, 상기 식 1의 값이 약 1.00 내지 약 19.00일 수 있고, 예를 들어, 약 1.50 내지 약 19.00일 수 있고, 예를 들어, 약 2.00 내지 약 18.00일 수 있고, 예를 들어, 약 2.50 내지 약 17.00일 수 있다. When the nanoparticles include spherical core-shell particles, the shell is a half-shell structure substantially surrounding a part of the surface of the core, and C is any one value greater than 0 (zero), the formula The value of 1 can be from about 1.00 to about 19.00, for example, from about 1.50 to about 19.00, for example, from about 2.00 to about 18.00, for example, from about 2.50 to about 17.00. have.
상기 나노 입자가 구형의 코어-쉘 입자를 포함하고, 상기 쉘이 실질적으로 상기 코어의 표면 중 일부를 둘러싼 하프-쉘 구조이며, 상기 C가 0(zero)보다 큰 어느 하나의 값이고, 상기 B가 50 내지 200 범위의 어느 하나의 값인 경우, 상기 식 1의 값이 약 1.00 내지 약 17.00일 수 있고, 예를 들어, 약 1.00 내지 15.00일 수 있고, 예를 들어, 약 1.00 내지 14.00일 수 있다. The nanoparticles include spherical core-shell particles, the shell has a half-shell structure substantially surrounding a part of the surface of the core, and C is any value greater than 0 (zero), and the B When is any value in the range of 50 to 200, the value of
또 다른 구현예에서, 상기 나노 입자가 막대형의 코어-쉘 입자를 포함하고, 상기 쉘이 실질적으로 상기 코어의 표면 전체를 둘러싼 구조인 경우, 상기 식 1의 값이 약 0 내지 약 3.0일 수 있다. 이때, 예를 들어, 상기 나노 입자는 금속 성분을 포함하는 코어; 및 자성 성분을 포함하는 쉘을 구비한 코어-쉘 입자일 수 있다. In another embodiment, when the nanoparticles include rod-shaped core-shell particles and the shell has a structure substantially surrounding the entire surface of the core, the value of
상기 나노 입자가 막대형의 코어-쉘 입자를 포함하고, 상기 쉘이 실질적으로 상기 코어의 표면 전체를 둘러싼 구조이며, 상기 C가 0(zero)보다 큰 어느 하나의 값인 경우, 상기 식 1의 값이 약 0.1 내지 약 3.5, 예를 들어, 약 0.1 내지 약 3.0, 예를 들어, 약 0.2 내지 약 3.5, 예를 들어, 약 0.2 내지 약 3.5, 예를 들어, 약 0.3 내지 약 3.5, 예를 들어, 약 0.3 내지 약 3.0일 수 있다. When the nanoparticles include rod-shaped core-shell particles, the shell has a structure substantially surrounding the entire surface of the core, and C is any value greater than 0 (zero), the value of
상기 나노 입자가 막대형의 코어-쉘 입자를 포함하고, 상기 쉘이 실질적으로 상기 코어의 표면 전체를 둘러싼 구조이며, 상기 C가 0(zero)보다 큰 어느 하나의 값이고, 상기 B가 75 내지 200 범위의 어느 하나의 값인 경우, 상기 식 1의 값이 약 0.1 내지 약 3.0, 예를 들어, 약 0.1 내지 약 2.0, 예를 들어, 약 0.1 내지 약 1.8일 수 있다. The nanoparticles include rod-shaped core-shell particles, the shell has a structure substantially surrounding the entire surface of the core, the C is any value greater than 0 (zero), and the B is 75 to When it is any one value in the range of 200, the value of
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 카이랄 나노 구조체(200)의 일부를 개략적으로 도시한 것이다.6 schematically shows a part of the
상기 도 6을 참조하면, 상기 카이랄 나노 구조체(200)는 나노 입자 배열 구조체(210)를 2 이상 포함하고, 상기 나노 입자 배열 구조체(210)는 적어도 하나의 나노 입자(22)를 포함하는 제1 구조체(201); 및 적어도 하나의 나노 입자(22)를 포함하고 상기 제1 구조체(201)와 이격 배치된 제2 구조체(202)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 6 , the
상기 카이랄 나노 구조체(200)는 상기 손대칭성을 부여하기 위한 나선형 자기장 형성 장치를 사용하여 제조된 것으로서, 도 1 및 도 6을 참조할 때, 상기 카이랄 나노 구조체(200)는 상기 제1 자성체부 및 상기 제2 자성체부가 회전하면서 형성된 상기 나선형 자기장(13)의 카이랄성을 전가 받아 이에 상응하는 구조적 카이랄성을 갖게 될 수 있다. The
구체적으로, 상기 카이랄 나노 구조체(200)는 3차원 공간 내에 나노 입자 배열 구조체(210)를 2 이상 포함할 수 있다. 상기 나노 입자 배열 구조체(210)는 각각 적어도 하나의 나노 입자(22)를 포함하고, 상기 나노 입자(22)가 소정의 배열을 갖는 것을 특징으로 한다. Specifically, the
상기 나노 입자 배열 구조체(210)는 적어도 하나의 나노 입자(22)를 포함하는 제1 구조체(201); 및 적어도 하나의 나노 입자(22)를 포함하고, 상기 제1 구조체(201)와 이격 배치된 제2 구조체(202)를 포함할 수 있다. 상기 제1 구조체(201) 및 상기 제2 구조체(202)는 상기 2 이상의 나노 입자 배열 구조체(210) 중에서 인접한 임의의 두 구조체를 의미한다. 상기 제1 구조체(201)에 포함된 나노 입자(22)와 상기 제2 구조체(202)에 포함된 나노 입자(22)는 그 성분 및 구조가 동일할 수도 있고, 상이할 수도 있다. The
일 구현예에서, 상기 제1 구조체(201)와 상기 제2 구조체(202) 사이의 이격 직선 거리는 약 0.01nm 내지 약 50㎛일 수 있다. 임의의 두 구조체 사이의 이격 거리가 상기 범위에서 조절됨으로써 상기 나노 입자 배열 구조체의 카이랄성 가변 속도가 목적 수준으로 빠르게 구현될 수 있고, 광학 또는 바이오 분야 등에 응용되어 최적의 기능을 구현할 수 있다. In one embodiment, the spaced straight distance between the
전술한 바와 같이, 상기 손대칭성을 부여하기 위한 나선형 자기장 형성 장치에 의하는 경우 비카이랄성 나노 입자에 카이랄성을 부여하거나, 기존의 카이랄성과 다른 카이랄성을 갖도록 변조하는 기술적 목적에 있어서 효율적이고 유용한 수단으로 활용될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 손대칭성을 부여하기 위한 나선형 자기장 형성 장치는 자기장 인가 및 조절 수단을 통하여 상대적으로 단순한 방법으로 대량의 카이랄 나노 구조체를 제조할 수 있는 이점을 제공하며, 화학적인 합성 방법을 활용하거나 별도 템플릿(Template)을 활용하는 등의 종래의 제조 방법에 비하여 공정 용이성 및 효율성을 향상시키고, 나아가 정밀도를 향상시키는 이점을 갖는다. 또한, 카이랄성의 부여 또는 변조에 있어서 즉각적인 실시간성을 확보하는 이점을 갖는다.As described above, in the case of the helical magnetic field forming device for imparting hand symmetry, for the technical purpose of imparting chirality to non-chiral nanoparticles or modulating to have chirality different from existing chirality It can be used as an efficient and useful means. More specifically, the spiral magnetic field forming apparatus for imparting hand symmetry provides the advantage of being able to manufacture a large amount of chiral nanostructures in a relatively simple way through magnetic field application and control means, and utilizes a chemical synthesis method. It has the advantage of improving process easiness and efficiency and further improving precision compared to the conventional manufacturing method such as using a separate template or the like. In addition, it has an advantage of securing immediate real-time in imparting or modulating chirality.
상기 나노 입자는 용매에 분산된 상태로 상기 자기장 내에 배치될 수 있다. 보다 구체적으로 예시하면 상기 나노 입자는 증류수, 탈이온수, 알코올, 유기용매, 고분자 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 용매로 분산된 상태로 수용체부에 수용되는 것일 수 있다.The nanoparticles may be disposed in the magnetic field in a state of being dispersed in a solvent. More specifically, the nanoparticles may be accommodated in the receptor unit in a state in which one selected from the group consisting of distilled water, deionized water, alcohol, organic solvents, polymers, and combinations thereof is dispersed as a solvent.
상기 '고분자'는 중량평균분자량(Mw)이 약 500 이상인 중합체로 상온에서 점도가 약 5cP 내지 6000cP일 수 있으며, 1종 또는 2종 이상의 혼합물로 구성될 수 있고, 상기 나노 입자의 분산매로 기능할 수 있는 친수성, 소수성 또는 양친매성의 액상 또는 고상의 중합체를 총칭하는 것으로 이해된다.The 'polymer' is a polymer having a weight average molecular weight (Mw) of about 500 or more, and may have a viscosity of about 5 cP to 6000 cP at room temperature, and may be composed of one type or a mixture of two or more types, and function as a dispersion medium for the nanoparticles. It is understood to be a generic term for any hydrophilic, hydrophobic, or amphiphilic liquid or solid polymer that can be used.
바람직하게 상기 나노입자는 상기 용매를 이용하여 콜로이드 용액으로 제조되어 수용체에 배치되는 것일 수 있다. 상기 콜로이드 용액에 의하는 경우 나선형 자기장에 의하여 형성된 입자의 카이랄성이 보다 안정적이고 정교할 수 있다.Preferably, the nanoparticles may be prepared as a colloidal solution using the solvent and disposed on the receptor. In the case of the colloidal solution, the chirality of the particles formed by the helical magnetic field may be more stable and precise.
또한 바람직하게 상기 콜로이드 용액 중 상기 나노 입자의 농도는 예를 들어, 약 5㎍/mL 내지 약 500mg/mL일 수 있고, 예를 들어, 약 5㎍/mL 내지 약 400mg/mL일 수 있고, 예를 들어, 약 10mg/mL 내지 약 400mg/mL일 수 있다. 상기 범위에 의하는 경우 상기 나노 입자에 카이랄성을 부여하기 유리할 수 있으며, 적어도 2 이상의 상기 나노 입자로 이루어진 3차원의 카이랄 나노 구조체가 보다 정교하게 형성될 수 있다.Also preferably, the concentration of the nanoparticles in the colloidal solution may be, for example, about 5 μg/mL to about 500 mg/mL, for example, about 5 μg/mL to about 400 mg/mL, for example, For example, it may be about 10 mg/mL to about 400 mg/mL. According to the above range, it may be advantageous to impart chirality to the nanoparticles, and a three-dimensional chiral nanostructure composed of at least two or more nanoparticles may be formed more precisely.
상기 손대칭성을 부여하기 위한 나선형 자기장 형성 장치는 상기 제1 자성체부 및 제2 자성체부 사이에 나선형 자기장이 형성되는 것일 수 있다.The spiral magnetic field forming apparatus for imparting the hand symmetry may be one in which a spiral magnetic field is formed between the first magnetic body part and the second magnetic body part.
상기 손대칭성을 부여하기 위한 나선형 자기장 형성 장치는 상기 제1 자성체부 및 상기 제2 자성체부의 사이의 간격을 조절하여 상기 제1 자성체부 및 상기 제2 자성체부를 통하여 발생하는 자기장의 공간적 범위가 조절되도록 하는 것일 수 있다.The spiral magnetic field forming device for imparting the hand symmetry adjusts the distance between the first magnetic body part and the second magnetic body part so that the spatial range of the magnetic field generated through the first magnetic body part and the second magnetic body part is adjusted. may be doing
상기 손대칭성을 부여하기 위한 나선형 자기장 형성 장치는 상기 제1 자성체부 및 상기 제2 자성체부의 자기력 또는 상기 제1 자성체부 및 상기 제2 자성체부의 사이의 간격을 조절하여 제1 자성체부 및 상기 제2 자성체부를 통하여 발생하는 자기장의 자속 밀도가 조절되는 것일 수 있다.The spiral magnetic field forming apparatus for imparting the hand symmetry adjusts the magnetic force of the first magnetic body part and the second magnetic body part or the distance between the first magnetic body part and the second magnetic body part to adjust the first magnetic body part and the second magnetic body part The magnetic flux density of the magnetic field generated through the magnetic body may be controlled.
위와 같이 자기장의 공간적 범위 또는 자기장의 자속 밀도 등을 조절하는 과정을 통하여 형성된 나선형 자기장을 변화시킴으로서 상기 자기장 내에 배치된 나노 입자에 목적 수준의 카이랄성(Chirality)을 부여할 수 있도록 하기 위함이다.As described above, by changing the helical magnetic field formed through the process of adjusting the spatial range of the magnetic field or the magnetic flux density of the magnetic field, it is to give the desired level of chirality to the nanoparticles disposed in the magnetic field.
상기 자기장 내에 배치된 상기 나노 입자의 카이랄성(Chirality)이 상기 자기장의 카이랄성에 상응하도록 조절되어 최종적으로 카이랄성을 띠는 나노 구조체가 형성될 수 있다. 상기 자기장 내에 배치된 상기 나노 입자의 카이랄성이 상기 자기장의 카이랄성에 상응하도록 조절된다는 것은, 상기 나노 입자가 카이랄성을 띠지 않다가 상기 자기장의 카이랄성이 상기 나노 입자에 전가되어 카이랄성을 갖게 되거나, 혹은 상기 나노 입자가 기존의 카이랄성과 다른 카이랄성을 갖게 되는 것을 의미한다.The chirality of the nanoparticles disposed in the magnetic field may be adjusted to correspond to the chirality of the magnetic field, thereby finally forming a nanostructure having chirality. The fact that the chirality of the nanoparticles disposed in the magnetic field is adjusted to correspond to the chirality of the magnetic field means that the nanoparticles do not have chirality and the chirality of the magnetic field is transferred to the nanoparticles. It means that it has irrationality, or that the nanoparticles have chirality different from the existing chirality.
도 1를 참조할 때, 제1 자성체부 및 제2 자성체부의 회전으로 형성된 나선형 자기장은 거울면 비대칭 구조로부터 유도된 카이랄성을 갖게 된다. 상기 자기장 내에 배치된 적어도 2 이상의 나노 입자들은 상기 자기장의 카이랄성을 전가 받아 실질적으로 동등 수준의 카이랄성을 갖게 될 수 있다. 따라서, 상기 자기장의 자속 밀도, 자화 방향 및 공간적 범위 중 적어도 하나를 변화하는 경우, 상기 자기장의 카이랄성이 변화하게 되고, 이에 따라 상기 자기장 내에 배치된 상기 나노 입자들의 카이랄성도 변화하게 된다. 예를 들어, 자기장을 조절하는 과정으로서 자속 밀도를 증가시키는 경우 상기 나노 입자의 원편광 이색성 분광법(Circular Dichroism spectroscopy) 그래프 상의 피크는 단파장 측으로 이동하게 된다. Referring to FIG. 1 , the helical magnetic field formed by the rotation of the first magnetic body part and the second magnetic body part has chirality induced from the mirror plane asymmetric structure. At least two or more nanoparticles disposed in the magnetic field may have a substantially equivalent level of chirality by transferring the chirality of the magnetic field. Accordingly, when at least one of the magnetic flux density, the magnetization direction, and the spatial range of the magnetic field is changed, the chirality of the magnetic field is changed, and accordingly, the chirality of the nanoparticles disposed in the magnetic field is also changed. For example, when the magnetic flux density is increased as a process of controlling a magnetic field, a peak on a circular dichroism spectroscopy graph of the nanoparticles is moved to a shorter wavelength side.
예를 들어, 제1 자성체부 및 제2 자성체부가 회전하면서 형성된 자기장은 나선형을 나타내는 것이고, 상기 자기장 조절 과정을 통하여 상기 적어도 2개의 자성체를 상대 회전시키는 각도; 및 상기 적어도 2개의 자성체의 상호 평행한 정도 중 적어도 하나를 변화시켜 상기 자기장의 자화 방향을 조절할 수 있다.For example, a magnetic field formed while rotating the first magnetic body part and the second magnetic body part represents a spiral, and the angle at which the at least two magnetic bodies are relatively rotated through the magnetic field adjustment process; and changing at least one of the degree of parallelism of the at least two magnetic materials to adjust the magnetization direction of the magnetic field.
또한, 제1 자성체부 및 제2 자성체부가 회전하면서 형성된 자기장은 나선형을 나타내는 것이고, 상기 제1 자성체부 및 제2 자성체부의 자기력; 및 상기 제1 자성체부 및 제2 자성체부 사이의 직선 거리 중 적어도 하나를 변화시켜 상기 자기장의 자속 밀도를 조절할 수 있다.In addition, the magnetic field formed while the first magnetic body part and the second magnetic body part rotate represents a spiral, and the magnetic force of the first magnetic body part and the second magnetic body part; and changing at least one of a linear distance between the first magnetic body part and the second magnetic body part to adjust the magnetic flux density of the magnetic field.
상기 카이랄 나노 구조체의 제조방법을 통하여, 전술한 바와 같은 상기 카이랄 나노 구조체를 제조할 수 있다. 또한, 상기 카이랄 나노 구조체의 제조방법을 통하여 하기 식 1을 만족하는 카이랄 나노 구조체를 제조할 수 있다.Through the manufacturing method of the chiral nanostructure, it is possible to manufacture the chiral nanostructure as described above. In addition, a chiral
[식 1a][Formula 1a]
상기 식 1에서, 상기 A는 상기 나노 입자의 쉘 평균 두께(nm)에 대한 코어 평균 입경(nm)의 비; 또는 쉘 평균 두께(nm)에 대한 코어 평균 폭(nm)의 비 값이고, 상기 B는 상기 나노 입자의 농도(㎍/mL) 값이며, 상기 C는 상기 카이랄 나노 구조체에 인가된 나선형 자기장의 회전각(θ)이 45°일 때 카이랄성(τ)의 크기 값을 1.0으로 한 경우의 상대적 카이랄성 크기의 비이고, 상기 Pmax는 상기 A를 만족하는 상기 나노 구조체의 상기 B 및 C 조건 하에서의 원편광 이색성 분광 스펙트럼(Circular Dichroism Spectroscopy)의 최대 피크 값의 절대값이다.In
상기 식 1과 이를 구성하는 각각의 인자에 대한 설명은 상기 카이랄 나노 구조체와 관련하여 전술한 바와 같다. The description of
상기 자성 플라즈몬 입자는 자기장 인가에 의한 배열 가변성을 갖는다. 상기 '자기장 인가에 의한 배열 가변성'이란 상기 자성 플라즈몬 입자에 자기장이 인가되는 경우 인가된 상기 자기장에 따라 소정의 배열로 정렬되는 특성을 의미한다. 이러한 배열 가변성을 바탕으로, 상기 자성 플라즈몬 입자는 자기장 인가라는 비교적 단순한 수단에 의하여 이를 구성으로 하는 소정의 정렬 구조를 갖는 3차원 구조체를 제조할 수 있다.The magnetic plasmon particles have arrangement variability due to the application of a magnetic field. When a magnetic field is applied to the magnetic plasmon particles, the 'array variability due to the application of a magnetic field' refers to a characteristic of being arranged in a predetermined arrangement according to the applied magnetic field. Based on this arrangement variability, the magnetic plasmon particles can manufacture a three-dimensional structure having a predetermined alignment structure comprising the magnetic plasmon particles by a relatively simple means of applying a magnetic field.
구체적으로, 일 구현예에서, 상기 자성 플라즈몬 입자는 자기장 인가 시 입자 배열 구조체를 형성할 수 있다. 또한, 일 구현예에서, 상기 입자 배열 구조체를 적어도 하나 포함하는 나노 구조체의 전체 구조가 카이랄성(Chirality)을 나타낼 수 있다. 즉, 상기 자성 플라즈몬 입자는 카이랄성을 띠는 나노 구조체의 일 구성으로 기능할 수 있다. Specifically, in one embodiment, the magnetic plasmon particles may form a particle arrangement structure when a magnetic field is applied. Also, in one embodiment, the entire structure of the nanostructure including at least one particle array structure may exhibit chirality. That is, the magnetic plasmon particles may function as one configuration of a nanostructure having chirality.
본 발명에 다른 일 실시예에 따른 카이랄 나노 구조체는 상기 손대칭성을 부여하기 위한 나선형 자기장 형성 장치로 제조된 것일 수 있다.The chiral nanostructure according to another embodiment of the present invention may be manufactured with a helical magnetic field forming device for imparting hand symmetry.
상기 손대칭성을 부여하기 위한 나선형 자기장 형성 장치를 사용하는 경우 자기장 인가 및 조절 수단을 통하여 상대적으로 단순한 방법으로 대량의 카이랄 나노 구조체를 제조할 수 있는 이점을 제공하며, 화학적인 합성 방법을 활용하거나 별도 템플릿(Template)을 활용하는 등의 종래의 제조 방법에 비하여 공정 용이성 및 효율성을 향상시키고, 나아가 정밀도를 향상시키는 이점을 갖는다.In the case of using the spiral magnetic field forming device for imparting hand symmetry, it provides the advantage of being able to manufacture a large amount of chiral nanostructures in a relatively simple way through magnetic field application and control means, using chemical synthesis methods, or Compared to a conventional manufacturing method such as using a separate template, process easiness and efficiency are improved, and further, precision is improved.
상기 자성 플라즈몬 입자로서 전술한 각각의 특징을 만족하는 입자를 적용함으로써 이를 일 구성으로 포함하는 상기 나노 구조체가 자기장 인가로 인해 우수한 구조적 카이랄성을 나타낼 수 있다. 특히, 상기 나노 구조체에 대한 반복적인 자기장 인가에 대해서도 정밀하고 즉각적인 구조 변화가 가능하며, 이에 따라 카이랄성 또한 즉각적/실시간적인 조정이 가능한 효과를 구현할 수 있다.By applying particles satisfying each of the above-described characteristics as the magnetic plasmon particles, the nanostructure including the same as one configuration may exhibit excellent structural chirality due to the application of a magnetic field. In particular, a precise and immediate structural change is possible even with repeated magnetic field application to the nanostructure, and accordingly, an effect of immediate/real-time adjustment of chirality may be realized.
일 구현예에서, 상기 자성 플라즈몬 입자에 인가되는 상기 자기장이 나선형 자기장일 수 있다. 즉, 상기 자성 플라즈몬 입자의 자기장 인가에 의한 가변성은, 구체적으로, 나선형 자기장 인가에 의한 가변성일 수 있다. 상기 자성 플라즈몬 입자가 이에 인가되는 나선형 자기장에 의한 배열 변화를 통하여, 이에 상응하는 구조적 배열을 형성함으로써 전체 구조가 카이랄성을 띠는 상기 나노 구조체를 효율적으로 획득할 수 있다. In one embodiment, the magnetic field applied to the magnetic plasmonic particles may be a spiral magnetic field. That is, the variability due to the magnetic field application of the magnetic plasmon particles may be, specifically, the variability due to the helical magnetic field application. By changing the arrangement of the magnetic plasmon particles by the helical magnetic field applied thereto, by forming a corresponding structural arrangement, the nanostructure having the overall structure of chirality can be efficiently obtained.
상기 나노 구조체는 상기 자성 플라즈몬 입자가 불규칙적으로 분산된 비카이랄성(non-chirality)의 입자 분산체에 나선형 자기장을 인가하여 제조된 카이랄성(chirality)을 갖는 구조체일 수 있다. 즉, 상기 나노 구조체의 기존 카이랄성이 나선형의 자기장 인가에 의해 가변적일 뿐만 아니라, 최초의 카이랄성 자체가 나선형 자기장의 인가에 의해 부여된 것일 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 자성 플라즈몬 입자가 분산매 중에 분산된 분산체를 소정의 각도(θ)로 상대 회전하는 두 자성체 사이에 형성된 나선형 자기장 내에 배치함으로써 최초의 카이랄성이 부여된 나노 구조체를 제조할 수 있다. The nanostructure may be a structure having chirality prepared by applying a helical magnetic field to a particle dispersion of non-chirality in which the magnetic plasmon particles are irregularly dispersed. That is, not only the existing chirality of the nanostructure is variable by the application of the spiral magnetic field, but also the initial chirality itself may be imparted by the application of the spiral magnetic field. More specifically, by placing the dispersion in which the magnetic plasmon particles are dispersed in the dispersion medium in a helical magnetic field formed between two magnetic bodies that are relatively rotated at a predetermined angle (θ), it is possible to prepare a nanostructure with the first chirality. have.
상기 손대칭성을 부여하기 위한 나선형 자기장 형성 장치로 제조된 카이랄 나노 구조체는 편광 기능이 요구되는 다양한 광학 장치 및 바이오 센서 분야에 광범위하게 활용 가능하며, 특히 카이랄 특성의 정밀하고 즉각적인 변조가 가능하므로 초고속 전환, 실시간 조정, 정교한 색상 구현이 요구되는 3D, 홀로그래픽 디스플레이와 같은 차세대 디스플레이를 위한 능동적이고 역동적인 광학 활성 수단의 역할을 수행할 수 있다.The chiral nanostructure manufactured as a helical magnetic field forming device for imparting hand symmetry can be widely used in various optical devices and biosensor fields requiring polarization functions, and in particular, since precise and immediate modulation of chiral properties is possible, It can serve as an active and dynamic optical activation means for next-generation displays, such as 3D and holographic displays, that require ultra-fast transitions, real-time adjustments, and sophisticated color reproduction.
본 발명은 나노 사이즈의 정밀도를 나타내는 카이랄 나노 구조체를 제조할 수 있는 장치를 제공한다.The present invention provides an apparatus capable of manufacturing a chiral nanostructure exhibiting nanoscale precision.
본 발명은 상기 장치를 이용하여 정밀도 및 공정용이성이 향상된 카이랄 나노 구조체를 제조할 수 있게 하는 것이다.The present invention makes it possible to manufacture a chiral nanostructure with improved precision and process easiness by using the device.
본 발명은 상기 장치를 이용하여 종래 방법에 비하여 공정이 단순하면서 정밀도가 높아진 카이랄 나노 구조체의 제조방법을 통하여 대량의 카이랄 나노 구조체를 제조할 수 있는 이점을 제공하며, 보다 다양한 분야에 상기 카이랄 나노 구조체가 활용될 수 있도록 한다.The present invention provides the advantage of being able to manufacture a large amount of chiral nanostructures through a method of manufacturing a chiral nanostructure with a simpler process and higher precision compared to the conventional method using the above apparatus, and can be used in more diverse fields. It allows the iral nanostructure to be utilized.
본 발명은 카이랄성을 최초로 부여하는 경우뿐만 아니라, 필요에 따른 추가적인 카이랄성의 변조에 있어서도 즉각적인 실시간성을 확보하게 할 수 있는 이점을 가진다.The present invention has the advantage of ensuring immediate real-time not only in the case of providing chirality for the first time, but also in the modulation of additional chirality as needed.
본 발명에 따라 제조된 카이랄 나노 구조체는 편광 기능이 요구되는 다양한 광학 장치 및 바이오 센서 분야에 광범위하게 활용 가능하며, 특히 카이랄 특성의 정밀하고 즉각적인 변조가 가능하므로 초고속 전환, 실시간 조정, 정교한 색상 구현이 요구되는 3D, 홀로그래픽 디스플레이와 같은 차세대 디스플레이를 위한 능동적이고 역동적인 광학 활성 수단의 역할을 수행할 수 있다.The chiral nanostructure manufactured according to the present invention can be widely used in various optical devices and biosensor fields that require polarization function. It can serve as an active and dynamic optical activation means for next-generation displays such as 3D and holographic displays that require realization.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 개략적인 구성 및 원리을 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 수용부에 배치되는 나노입자를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 카이랄성을 부여할 수 있는 다양한 형태의 나노 입자의 단면을 개략적으로 도시한 것이다.
도 4는 일 구현예에 따른 구형의 코어-쉘 입자의 사진을 게재한 것이다.
도 5는 일 구현예에 따른 막대형의 코어-쉘 입자의 사진을 게재한 것이다.
도 6은 일 구현예에 따른 상기 카이랄 나노 구조체의 제조방법에 의해 제조된 카이랄 나노 구조체의 일부를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 7은 는 본 발명의 일 실시예 따른 제조장치의 원리를 표현한 것이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예를 사용하여 카이랄 나노 구조체의 농도 및 회전 각도별 원편광이색성분광 스펙트럼(Circular Dichroism Spectroscopy, CD)을 게재한 것이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예를 사용하여 카이랄 나노 구조체의 농도 및 회전 각도별 원편광이색성분광 스펙트럼(Circular Dichroism Spectroscopy, CD)을 게재한 것이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예를 사용하여 제조된 카이랄 나노 구조체의 농도 및 회전 각도별 원편광이색성분광 스펙트럼(Circular Dichroism Spectroscopy, CD)을 게재한 것이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예를 사용하여 제조된 카이랄 나노 구조체의 농도 및 회전 각도별 원편광이색성분광 스펙트럼(Circular Dichroism Spectroscopy, CD)을 게재한 것이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 사용예를 도시한 것이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 구성의 개념을 표현한 것이다.1 shows a schematic configuration and principle according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 schematically shows the nanoparticles disposed in the receiving portion according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 schematically shows a cross-section of various types of nanoparticles capable of imparting chirality manufactured according to an embodiment of the present invention.
4 is a photograph showing a spherical core-shell particle according to an embodiment.
5 is a photograph showing a rod-shaped core-shell particle according to an embodiment.
6 is a perspective view schematically illustrating a part of a chiral nanostructure manufactured by the method for manufacturing a chiral nanostructure according to an exemplary embodiment.
7 illustrates the principle of a manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 8 shows a Circular Dichroism Spectroscopy (CD) spectrum for each concentration and rotation angle of a chiral nanostructure using an embodiment of the present invention.
FIG. 9 shows a Circular Dichroism Spectroscopy (CD) spectrum for each concentration and rotation angle of a chiral nanostructure using an embodiment of the present invention.
FIG. 10 shows a Circular Dichroism Spectroscopy (CD) spectrum for each concentration and rotation angle of a chiral nanostructure manufactured using an embodiment of the present invention.
11 is a diagram showing a Circular Dichroism Spectroscopy (CD) spectrum for each concentration and rotation angle of a chiral nanostructure manufactured using an embodiment of the present invention.
12 shows an example of use according to an embodiment of the present invention.
13 illustrates the concept of a configuration according to an embodiment of the present invention.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail so that those of ordinary skill in the art can easily carry out the present invention. However, the present invention may be embodied in several different forms and is not limited to the embodiments described herein.
1. 제조예1. Preparation example
제조예 1: 구형의 코어-쉘 나노 입자 (1)의 합성Preparation Example 1: Synthesis of spherical core-shell nanoparticles (1)
3.2mmol의 질산철(Fe(NO3)3·9H2O)을 40mL의 에틸렌글리콜(C2H4(OH)2)과 혼합하여 자석 교반기로 완전히 녹을 때까지 교반함으로써 혼합 용액을 제조하였다. 상기 혼합 용액에 35mmol의 아세트산나트륨(CH3COONa)과 0.59mmol의 질산은(AgNO3)을 넣고 계속 교반하였다. 아세트산나트륨과 질산은이 모두 녹으면 혼합 용액을 테플론용기에 옮겨 담고 압력을 견딜 수 있도록 금속 용기에 넣은 후 210℃로 가열 후 4시간 동안 유지시킨다. 반응이 끝나면 합성된 나노입자를 원심 분리 등으로 분리하여 에탄올, 탈이온수로 정제한다. 분리된 나노입자를 진공 오븐에서 12시간 동안 건조하여 파우더 형태로 제조한다.A mixed solution was prepared by mixing 3.2 mmol of iron nitrate (Fe(NO 3 ) 3 ·9H 2 O) with 40 mL of ethylene glycol (C 2 H 4 (OH) 2 ) and stirring with a magnetic stirrer until completely dissolved. 35 mmol of sodium acetate (CH 3 COONa) and 0.59 mmol of silver nitrate (AgNO 3 ) were added to the mixed solution, and stirring was continued. When sodium acetate and silver nitrate are all dissolved, transfer the mixed solution to a Teflon container, put it in a metal container to withstand the pressure, and then heat to 210°C and keep for 4 hours. After the reaction, the synthesized nanoparticles are separated by centrifugation, etc., and purified with ethanol and deionized water. The separated nanoparticles are dried in a vacuum oven for 12 hours to prepare a powder.
이어서, 상기 나노입자를 탈이온수 등의 극성 용매에 분산시키기 위하여 나노입자 표면에 친수성 기능기를 부착하는 표면 전처리 단계를 진행한다. 나노입자 합성단계에서 만들어진 파우더 형태의 나노입자 1mg과 구연산(citric aicd, HOC(COOH)(CH2COOH)2) 0.6mg을 1mL의 탈이온수에 넣고 2시간 동안 초음파 처리한 후 원심분리 등으로 나노입자를 분리하고 탈이온수로 정제한다.Then, in order to disperse the nanoparticles in a polar solvent such as deionized water, a surface pretreatment step of attaching a hydrophilic functional group to the surface of the nanoparticles is performed. 1mg of the powder-form nanoparticles made in the nanoparticle synthesis step and 0.6mg of citric acid (citric aicd, HOC(COOH)(CH 2 COOH) 2 ) were placed in 1 mL of deionized water, sonicated for 2 hours, and then sonicated by centrifugation, etc. The particles are separated and purified with deionized water.
제조예 2: 구형의 코어-쉘 나노 입자 (2)의 합성Preparation Example 2: Synthesis of spherical core-shell nanoparticles (2)
1.6mmol의 질산철(Fe(NO3)3·9H2O)을 40mL의 에틸렌글리콜(C2H4(OH)2)과 혼합하여 자석 교반기로 완전히 녹을 때까지 교반함으로써 혼합 용액을 제조하였다. 상기 혼합 용액에 35mmol의 아세트산나트륨(CH3COONa)과 0.59mmol의 질산은(AgNO3)을 넣고 계속 교반하였다. 아세트산나트륨과 질산은이 모두 녹으면 혼합 용액을 테플론용기에 옮겨 담고 압력을 견딜 수 있도록 금속 용기에 넣은 후 210℃로 가열 후 4시간 동안 유지시킨다. 반응이 끝나면 합성된 나노입자를 원심 분리 등으로 분리하여 에탄올, 탈이온수로 정제한다. 분리된 나노입자를 진공 오븐에서 12시간 동안 건조하여 파우더 형태로 제조한다.A mixed solution was prepared by mixing 1.6 mmol of iron nitrate (Fe(NO 3 ) 3 .9H 2 O) with 40 mL of ethylene glycol (C 2 H 4 (OH) 2 ) and stirring with a magnetic stirrer until completely dissolved. 35 mmol of sodium acetate (CH 3 COONa) and 0.59 mmol of silver nitrate (AgNO 3 ) were added to the mixed solution, and stirring was continued. When sodium acetate and silver nitrate are all dissolved, transfer the mixed solution to a Teflon container, put it in a metal container to withstand the pressure, and then heat to 210°C and keep for 4 hours. After the reaction, the synthesized nanoparticles are separated by centrifugation, etc., and purified with ethanol and deionized water. The separated nanoparticles are dried in a vacuum oven for 12 hours to prepare a powder.
이어서, 상기 나노입자를 탈이온수 등의 극성 용매에 분산시키기 위하여 나노입자 표면에 친수성 기능기를 부착하는 표면 전처리 단계를 진행한다. 나노입자 합성단계에서 만들어진 파우더 형태의 나노입자 1mg과 구연산(citric aicd, HOC(COOH)(CH2COOH)2) 0.6mg을 1mL의 탈이온수에 넣고 2시간 동안 초음파 처리한 후 원심분리 등으로 나노입자를 분리하고 탈이온수로 정제한다.Then, in order to disperse the nanoparticles in a polar solvent such as deionized water, a surface pretreatment step of attaching a hydrophilic functional group to the surface of the nanoparticles is performed. 1mg of the powder-form nanoparticles made in the nanoparticle synthesis step and 0.6mg of citric acid (citric aicd, HOC(COOH)(CH 2 COOH) 2 ) were placed in 1 mL of deionized water, sonicated for 2 hours, and then sonicated by centrifugation, etc. The particles are separated and purified with deionized water.
제조예 3: 막대형의 코어-쉘 나노 입자의 합성Preparation Example 3: Synthesis of rod-shaped core-shell nanoparticles
4.0mmol의 염화철(FeCl3·6H2O)을 40mL의 에틸렌글리콜(C2H4(OH)2)과 혼합하여 자석 교반기로 완전히 녹을 때까지 교반함으로써 혼합 용액을 제조하였다. 상기 혼합 용액에 35mmol의 아세트산나트륨(CH3COONa)과 0.59mmol의 염화금산(HAuCl4·3H2O)을 넣고 계속 교반하였다. 아세트산나트륨과 염화금산이 모두 녹으면 혼합 용액을 테플론용기에 옮겨 담고 압력을 견딜 수 있도록 금속 용기에 넣은 후 200℃로 가열 후 8시간 동안 유지시킨다. 반응이 끝나면 합성된 나노입자를 원심 분리 등으로 분리하여 에탄올, 탈이온수로 정제한다. 분리된 나노입자를 진공 오븐에서 12시간 동안 건조하여 파우더 형태로 제조한다.4.0mmol of iron chloride (FeCl 3 ·6H 2 O) was mixed with 40 mL of ethylene glycol (C 2 H 4 (OH) 2 ) and stirred with a magnetic stirrer until completely dissolved to prepare a mixed solution. 35 mmol of sodium acetate (CH 3 COONa) and 0.59 mmol of chloroauric acid (HAuCl 4 ·3H 2 O) were added to the mixed solution, and stirring was continued. When sodium acetate and chloroauric acid are all dissolved, transfer the mixed solution to a Teflon container, put it in a metal container to withstand pressure, and then heat to 200°C and keep for 8 hours. After the reaction, the synthesized nanoparticles are separated by centrifugation, etc., and purified with ethanol and deionized water. The separated nanoparticles are dried in a vacuum oven for 12 hours to prepare a powder.
이어서, 상기 나노입자를 탈이온수 등의 극성 용매에 분산시키기 위하여 나노입자 표면에 친수성 기능기를 부착하는 표면 전처리 단계를 진행한다. 나노입자 합성단계에서 만들어진 파우더 형태의 나노입자 1mg과 구연산(citric aicd, HOC(COOH)(CH2COOH)2) 0.6mg을 1mL의 탈이온수에 넣고 2시간 동안 초음파 처리한 후 원심분리 등으로 나노입자를 분리하고 탈이온수로 정제한다.Then, in order to disperse the nanoparticles in a polar solvent such as deionized water, a surface pretreatment step of attaching a hydrophilic functional group to the surface of the nanoparticles is performed. 1mg of the powder-form nanoparticles made in the nanoparticle synthesis step and 0.6mg of citric acid (citric aicd, HOC(COOH)(CH 2 COOH) 2 ) were placed in 1 mL of deionized water, sonicated for 2 hours, and then sonicated by centrifugation, etc. The particles are separated and purified with deionized water.
제조예 4: 구형의 하프-쉘 나노 입자의 합성Preparation Example 4: Synthesis of spherical half-shell nanoparticles
20mL의 에틸렌글리콜(C2H4(OH)2) 용액에 염화철 (Fe(NO3)3·9H2O) 0.12 M과 구연산 34 mM이 되도록 혼합하여 자석 교반기로 완전히 녹을 때까지 교반함으로써 혼합 용액을 제조하였다. 상기 혼합 용액에 아세트산나트륨(CH3COONa)을 첨가하여 0.73 M 농도로 맞춘다. 아세트산나트륨이 모두 녹으면 혼합 용액을 테플론용기에 옮겨 담고 압력을 견딜 수 있도록 금속 용기에 넣은 후 200℃로 가열 후 10시간 동안 유지시킨다. 반응이 끝나면 합성된 나노입자를 원심 분리 등으로 분리하여 에탄올, 탈이온수로 정제한다. 분리된 나노입자를 진공 오븐에서 12시간 동안 건조하여 파우더 형태로 제조한다.20 mL of ethylene glycol (C 2 H 4 (OH) 2 ) solution is mixed with 0.12 M of iron chloride (Fe(NO 3 ) 3 9H 2 O) and 34 mM citric acid, and stirred with a magnetic stirrer until completely dissolved. was prepared. Sodium acetate (CH 3 COONa) is added to the mixed solution to adjust the concentration to 0.73 M. When all sodium acetate is dissolved, transfer the mixed solution to a Teflon container, put it in a metal container to withstand the pressure, and then heat to 200°C and keep for 10 hours. After the reaction, the synthesized nanoparticles are separated by centrifugation, etc., and purified with ethanol and deionized water. The separated nanoparticles are dried in a vacuum oven for 12 hours to prepare a powder.
이어서, 상기 나노입자를 탈이온수 등의 극성 용매에 분산시키기 위하여 나노입자 표면에 친수성 기능기를 부착하는 표면 전처리 단계를 진행한다. 나노입자 합성단계에서 만들어진 파우더 형태의 나노입자 1mg과 구연산(citric aicd, HOC(COOH)(CH2COOH)2) 0.6mg을 1mL의 탈이온수에 넣고 2시간 동안 초음파 처리한 후 원심분리 등으로 나노입자를 분리하고 탈이온수로 정제한다.Then, in order to disperse the nanoparticles in a polar solvent such as deionized water, a surface pretreatment step of attaching a hydrophilic functional group to the surface of the nanoparticles is performed. 1mg of the powder-form nanoparticles made in the nanoparticle synthesis step and 0.6mg of citric acid (citric aicd, HOC(COOH)(CH 2 COOH) 2 ) were placed in 1 mL of deionized water, sonicated for 2 hours, and then sonicated by centrifugation, etc. The particles are separated and purified with deionized water.
슬라이드 글라스를 피라냐 용액에 처리하여 유기물 및 이물질을 제거하여 친수성 표면을 제작한다. 슬라이드 글라스를 0.2wt% PDDA (Polydiallyldimethylammonium chloride) 고분자 용액에 담가 양전하를 띄는 PVA 고분자가 슬라이드 글라스 표면에 고루 분포할 수 있게 한다. 이후 슬라이드 글라스를 꺼내서 말린 다음 준비한 자성나노입자 용액을 떨어뜨려 음전하를 띄는 나노입자들이 양전하를 띄는 PDDA 표면에 균일하게 붙을 수 있도록 하고 나머지 용액들은 탈이온수로 약하게 씻어낸 후 말린다. 단일층으로 슬라이드 글라스 위에 정렬되어 있는 나노입자에 금 스퍼터를 이용하여 20 nm 정도 코팅을 한다. 이후 코팅된 금 박막 표면을 안정화시키기 위하여 1mg/mL 농도의 cysteine을 과량 첨가한 후 shaking incubator로 60 rpm으로 12시간 동안 반응시킨다. 반응이 끝난 후 초음파 처리를 하여 나노입자 단일층을 슬라이드 글라스로부터 떼어내고 자석으로 나노입자를 분리하고 탈이온수로 정제한다.The slide glass is treated with a piranha solution to remove organic matter and foreign substances to prepare a hydrophilic surface. The slide glass is immersed in 0.2wt% PDDA (Polydialyldimethylammonium chloride) polymer solution so that the positively charged PVA polymer can be evenly distributed on the slide glass surface. After that, take out the glass slide and dry it, then drop the prepared magnetic nanoparticle solution so that the negatively charged nanoparticles can be uniformly attached to the positively charged PDDA surface, and the remaining solutions are gently washed with deionized water and dried. A coating of about 20 nm is applied to nanoparticles arranged on the slide glass as a single layer using gold sputtering. Thereafter, in order to stabilize the surface of the coated gold thin film, cysteine at a concentration of 1 mg/mL was added in excess, and then reacted for 12 hours at 60 rpm using a shaking incubator. After the reaction is completed, the nanoparticle monolayer is removed from the slide glass by ultrasonic treatment, the nanoparticles are separated with a magnet, and purified with deionized water.
2. 실시예2. Examples
실시예 1: 구형의 코어-쉘 나노 입자 (1)을 포함하는 카이랄 나노 구조체Example 1: Chiral Nanostructure Containing Spherical Core-Shell Nanoparticles (1)
은(Ag)을 포함하는 코어(Core) 및 산화철(Fe3O4)을 포함하는 쉘(Shell)을 구비한 구형의 코어-쉘 나노 입자를 준비하였다. 상기 코어의 평균 직경은 61.4(±13.3)nm이고, 상기 쉘의 평균 두께는 54.3(±5.7)nm이다. 상기 나노 입자를 하기 표 1과 같이 각각의 농도가 되도록 탈이온수 용매에 분산시켜 비카이랄성 나노 입자 분산체를 제조하였다. 제1 자성체부(11) 및 제2자성체부(12)로서 2개의 네오디뮴(neodymium) 자석(50 x 10 x 2 mm, 0.2T)을 준비하고, 도 1에 도시된 바와 같이, 동일한 자화 방향(y축 방향)으로 서로 3cm의 간격으로 대향 배치하였다. 각각의 농도의 상기 비카이랄성 나노 입자 분산체를 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 제1 자성체부(11) 및 상기 제2자성체부(12) 사이 중앙의 수용체부(21)에 배치하였다. 상기 제1 자성체부(11) 및 상기 제2자성체부(12)을 y축을 회전축으로 하여 동일한 각도 크기만큼 회전시키되, 제1 자성체부(11)는 시계 방향으로 회전시키고, 제2자성체부(12)는 반시계 방향으로 회전시켰다. 상기 제1 자성체부(11) 및 상기 제2자성체부(12)의 장축이 z축과 이루는 각도의 크기, 즉, 회전각(θ)의 크기가 하기 표 1에 기재된 바와 같도록 회전시켰다. 이로써 실시예 1의 카이랄 나노 구조체를 제조하였다.A spherical core-shell nanoparticle having a core containing silver (Ag) and a shell containing iron oxide (Fe 3 O 4 ) was prepared. The average diameter of the core is 61.4 (± 13.3) nm, and the average thickness of the shell is 54.3 (± 5.7) nm. Non-chiral nanoparticle dispersions were prepared by dispersing the nanoparticles in a solvent of deionized water so as to have respective concentrations as shown in Table 1 below. As the first
[㎍/mL]Concentration (B)
[μg/mL]
[°]θ
[°]
(|sin2θ|)
[θ=degree]τ Relative Ratio (C)
(|sin2θ|)
[θ=degree]
(A=61.4/54.3)(A*B*C)/Pmax
(A=61.4/54.3)
실시예 2: 구형의 코어-쉘 나노 입자 (2)를 포함하는 카이랄 나노 구조체Example 2: Chiral Nanostructure Containing Spherical Core-Shell Nanoparticles (2)
은(Ag)을 포함하는 코어(Core) 및 산화철(Fe3O4)을 포함하는 쉘(Shell)을 구비한 구형의 코어-쉘 나노 입자를 준비하였다. 상기 코어의 평균 직경은 50.2(±12.2)nm이고, 상기 쉘의 평균 두께는 56.3(±7.4)nm이다. 상기 나노 입자를 하기 표 2와 같이 각각의 농도가 되도록 탈이온수 용매에 분산시켜 비카이랄성 나노 입자 분산체를 제조하였다. 제1 자성체부(11) 및 상기 제2 자성체부(12)로서 2개의 네오디뮴(neodymium) 자석(50 x 10 x 2 mm, 0.2T)을 준비하고, 도 1에 도시된 바와 같이, 동일한 자화 방향(y축 방향)으로 서로 3cm의 간격으로 대향 배치하였다. 각각의 농도의 상기 비카이랄성 나노 입자 분산체를 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 제1 자성체부(11) 및 상기 제2 자성체부(12) 사이의 중앙의 수용체부(21)에 배치하였다. 상기 제1 자성체부(11) 및 상기 제2 자성체부(12)를 y축을 회전축으로 하여 동일한 각도 크기만큼 회전시키되, 제1자성체부(11)는 시계 방향으로 회전시키고, 제2 자성체부(12)는 반시계 방향으로 회전시켰다. 상기 제1 자성체부(11) 및 상기 제2 자성체부(12)의 장축이 z축과 이루는 각도의 크기, 즉, 회전각(θ)의 크기가 하기 표 2에 기재된 바와 같도록 회전시켰다. 이로써 실시예 2의 카이랄 나노 구조체를 제조하였다.A spherical core-shell nanoparticle having a core containing silver (Ag) and a shell containing iron oxide (Fe 3 O 4 ) was prepared. The average diameter of the core is 50.2 (± 12.2) nm, and the average thickness of the shell is 56.3 (± 7.4) nm. Non-chiral nanoparticle dispersions were prepared by dispersing the nanoparticles in a solvent of deionized water to have respective concentrations as shown in Table 2 below. As the first
[㎍/mL]Concentration (B)
[μg/mL]
[°]θ
[°]
(|sin2θ|)
[θ=degree]τ Relative Ratio (C)
(|sin2θ|)
[θ=degree]
(A=50.2/56.3)(A*B*C)/Pmax
(A=50.2/56.3)
실시예 3: 막대형의 코어-쉘 나노 입자 (1)을 포함하는 카이랄 나노 구조체Example 3: A chiral nanostructure comprising rod-shaped core-shell nanoparticles (1)
금(Au)을 포함하는 코어(Core) 및 산화철(Fe3O4)을 포함하는 쉘(Shell)을 구비한 막대형의 코어-쉘 나노 입자를 준비하였다. 상기 코어의 평균 길이(length)는 2454(±624)nm이고, 상기 코어의 평균 폭(width)은 78(±16)nm이며, 상기 쉘의 평균 두께는 107(±12)nm이다. 상기 나노 입자를 하기 표 3과 같이 각각의 농도가 되도록 탈이온수 용매에 분산시켜 비카이랄성 나노 입자 분산체를 제조하였다. 제1 자성체부(11) 및 상기 제2 자성체부(12)로서 2개의 네오디뮴(neodymium) 자석(50 x 10 x 2 mm, 0.2T)을 준비하고, 도 1에 도시된 바와 같이, 동일한 자화 방향(y축 방향)으로 서로 3cm의 간격으로 대향 배치하였다. 각각의 농도의 상기 비카이랄성 나노 입자 분산체를 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 제1 자성체부 및 상기 제2 자성체부 사이의 중앙의 수용체부(21)에 배치하였다. 상기 제1 자성체부(11) 및 상기 제2 자성체부(12)를 y축을 회전축으로 하여 동일한 각도 크기만큼 회전시키되, 제1 자성체부(11)는 시계 방향으로 회전시키고, 제2 자성체부(12)는 반시계 방향으로 회전시켰다. 상기 제1 자성체부(11) 및 상기 제2 자성체부(12)의 장축이 z축과 이루는 각도의 크기, 즉, 회전각(θ)의 크기가 하기 표 3에 기재된 바와 같도록 회전시켰다. 이로써 실시예 3의 카이랄 나노 구조체를 제조하였다.A rod-shaped core-shell nanoparticle having a core containing gold (Au) and a shell containing iron oxide (Fe 3 O 4 ) was prepared. The average length of the core is 2454 (± 624) nm, the average width of the core is 78 (± 16) nm, and the average thickness of the shell is 107 (± 12) nm. Non-chiral nanoparticle dispersions were prepared by dispersing the nanoparticles in a solvent of deionized water to have respective concentrations as shown in Table 3 below. As the first
[㎍/mL]Concentration (B)
[μg/mL]
[°]θ
[°]
(|sin2θ|)
[θ=degree]τ Relative Ratio (C)
(|sin2θ|)
[θ=degree]
(A=78/107)(A*B*C)/Pmax
(A=78/107)
실시예 4: 구형의 하프-쉘(half-shell) 나노입자를 포함하는 카이랄 구조체Example 4: Chiral structure comprising spherical half-shell nanoparticles
산화철 (Fe3O4)을 포함하는 코어(Core) 및 금(Au)을 포함하는 쉘(shell)을 구비하되 하프-쉘 (Half-shell)을 포함하는 구형의 하프-쉘 나노 입자를 준비하였다. 상기 코어의 평균 직경은 204.6(±23.6)nm이고, 상기 쉘의 평균 두께는 22.8(±1.8)nm 이다. 상기 나노 입자를 하기 표 4와 같이 각각의 농도가 되도록 탈이온수 용매에 분산시켜 비카이랄성 나노 입자 분산체를 제조하였다. 제1 자성체부(11) 및 상기 제2 자성체부(12)로서 2개의 네오디뮴(neodymium) 자석(50 x 10 x 2 mm, 0.2T)을 준비하고, 도 1에 도시된 바와 같이, 동일한 자화 방향(y축 방향)으로 서로 3cm의 간격으로 대향 배치하였다. 각각의 농도의 상기 비카이랄성 나노 입자 분산체를 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 제1 자성체부(11) 및 상기 제2 자성체부(12) 사이 중앙의 수용체부(21)에 배치하였다. 상기 제1 자성체부(11) 및 상기 제2 자성체부(12)를 y축을 회전축으로 하여 동일한 각도 크기만큼 회전시키되, 상기 제1 자성체(11)는 시계 방향으로 회전시키고, 상기 제2 자성체부(12)는 반시계 방향으로 회전시켰다. 상기 제1 자성체부(11) 및 상기 제2 자성체부(12)의 장축이 z축과 이루는 각도의 크기, 즉, 회전각(θ)의 크기가 하기 표 4에 기재된 바와 같도록 회전시켰다. 이로써 실시예 4의 카이랄 나노 구조체를 제조하였다.A spherical half-shell nanoparticle having a core including iron oxide (Fe 3 O 4 ) and a shell including gold (Au) and a half-shell including a half-shell was prepared. . The average diameter of the core is 204.6 (±23.6) nm, and the average thickness of the shell is 22.8 (± 1.8) nm. Non-chiral nanoparticle dispersions were prepared by dispersing the nanoparticles in a solvent of deionized water so as to have respective concentrations as shown in Table 4 below. As the first
[㎍/mL]
Concentration (B)
[μg/mL]
[°]θθ
[°]
(|sin2θ|)
[θ=degree]τ Relative Ratio (C)
(|sin2θ|)
[θ=degree]
(A=204.6/22.8)(A*B*C)/Pmax
(A=204.6/22.8)
3. 측정예3. Measurement example
측정예 1: 원편광이색성분광 스펙트럼(Circular Dichroism Spectroscopy, CD)Measurement Example 1: Circular Dichroism Spectroscopy (CD)
상기 실시예 1 내지 4에서 제조된 각각의 카이랄 나노 구조체에 대하여, 원편광이색성분광기(JASCO, J-1500)를 이용하여 500nm/min의 스캔 속도, 0.5nm의 데이터 간격, 및 200nm 내지 900nm의 파장 범위 조건 하에서 스펙트럼을 얻었다. For each chiral nanostructure prepared in Examples 1 to 4, a scan rate of 500 nm/min, a data interval of 0.5 nm, and 200 nm to 900 nm using a circular dichroism spectrometer (JASCO, J-1500) Spectra were obtained under the condition of a wavelength range of
상기 실시예 1 내지 4의 카이랄 나노 구조체에 대한 스펙트럼은 각각 도 8 내지 11에 도시된 바와 같다. 도 8 내지 11을 참조할 때, 상기 실시예 1 내지 4의 카이랄 나노 구조체는 CD 스펙트럼 상에서 각각 2개의 피크를 나타내는 것을 확인할 수 있다. 이러한 2개의 피크는 각각 나노 입자의 코어(Core) 및 쉘(Shell)로부터 유래된 것이다. 상기 나노 입자의 형태, 농도, 코어(core)와 쉘(Shell)의 성분, 카이랄성 부여를 위한 자성체의 회전각 등이 모두 종합적으로 스펙트럼의 형태에 영향을 끼칠 수 있다. 각 피크의 파장 영역 및 피크값을 표 1 내지 4에 기재하였다. Spectra of the chiral nanostructures of Examples 1 to 4 are as shown in FIGS. 8 to 11, respectively. 8 to 11 , it can be seen that the chiral nanostructures of Examples 1 to 4 each exhibit two peaks on the CD spectrum. These two peaks are derived from the core and the shell of the nanoparticles, respectively. The shape and concentration of the nanoparticles, the components of the core and the shell, the rotation angle of the magnetic material for imparting chirality, etc. can all affect the shape of the spectrum comprehensively. The wavelength range and peak value of each peak are described in Tables 1 to 4.
측정예 2: 자기장의 카이랄성(τ)Measurement Example 2: Chirality of the magnetic field (τ)
상기 실시예 1 내지 4에 있어서, 상기 제1 자성체부(11) 및 상기 제2 자성체부(12)의 회전각(θ)의 크기(°)와 이의 상기 제1 자성체부(11) 및 상기 제2 자성체부(12)의 회전에 의해 생성되는 나선형 자기장의 카이랄성(τ) 상대비를 sin(2θ)를 통하여 계산하여 상기 표 1 내지 4에 각각 기재하였다. In Examples 1 to 4, the size (°) of the rotation angle θ of the first
측정예 3Measurement example 3
상기 측정예 1의 스펙트럼에 있어서, 각각의 2개의 피크 중에서 최대 크기를 갖는 피크에 대하여 그 피크값의 절대값(Pmax)을 상기 표 1 내지 4에 기재하였고, 이를 이용하여 상기 식 1의 (A * B * C)/Pmax 값을 각각 구하여 상기 표 1 내지 4에 기재하였다. In the spectrum of Measurement Example 1, the absolute value (P max ) of the peak value of the peak having the maximum size among the two peaks is described in Tables 1 to 4, and using this, ( A * B * C)/P max values were respectively obtained and described in Tables 1 to 4 above.
상기 측정예 1 내지 3을 참조할 때, 상기 실시예 1 내지 4의 카이랄 나노 구조체는, 상기 식 1의 (A * B * C)/Pmax 값이 0 내지 20을 만족하는 것을 확인할 수 있었고, 이를 통하여, 자성체 회전 각도에 따라 생성되는 각각의 나선형 자기장에 상응하는 카이랄성을 즉각적이고 빠르게 나타내는 것을 확인할 수 있었다.Referring to the Measurement Examples 1 to 3, it was confirmed that the chiral nanostructures of Examples 1 to 4 satisfy the (A * B * C)/P max value of
보다 구체적으로, 상기 실시예 1 내지 2의 카이랄 나노 구조체는 이의 나노 입자가 구형의 코어-쉘 입자를 포함하고, 상기 코어-쉘 입자에 있어서, 상기 쉘이 상기 코어의 표면을 실질적으로 전면 둘러싸는 구조이며, 상기 식 1의 (A * B * C)/Pmax의 값이 약 0.01 내지 약 1.0을 만족하는 것을 확인할 수 있었다. More specifically, in the chiral nanostructures of Examples 1 and 2, the nanoparticles thereof include spherical core-shell particles, and in the core-shell particles, the shell substantially surrounds the surface of the core. is the structure, and it was confirmed that the value of (A * B * C)/P max in
또한, 상기 실시예 3의 카이랄 나노 구조체는 이의 나노 입자가 나노 입자가 막대형의 코어-쉘 입자를 포함하고, 상기 식 1의 (A * B * C)/Pmax의 값은 약 0.3 내지 약 3.0을 만족하는 것을 확인할 수 있었다.In addition, in the chiral nanostructure of Example 3, the nanoparticles include rod-shaped core-shell particles, and the value of (A * B * C)/P max in
또한, 상기 실시예 4의 카이랄 나노 구조체는 이의 나노 입자가 구형의 코어-쉘 입자를 포함하고, 상기 코어-쉘 입자에 있어서, 상기 쉘이 상기 코어의 표면을 일부 둘러싸는 하프-쉘(half-shell) 구조이며, 상기 식 1의 (A * B * C)/Pmax의 값이 약 0.01 내지 약 20을 만족하는 것을 확인할 수 있었다.In addition, in the chiral nanostructure of Example 4, the nanoparticles include spherical core-shell particles, and in the core-shell particles, the shell partially surrounds the surface of the core. -shell) structure, and it was confirmed that the value of (A * B * C)/P max in
이와 같이, 상기 카이랄 나노 구조체의 제조방법에 따라 제조된 상기 카이랄 나노 구조체는 상기 자기장 형성 단계 및 상기 자기장 조절 단계에 의해 형성된 자기장의 카이랄성이 전가됨으로써 소정의 배열로 정렬된 나노 입자 배열 구조체의 구조적 특징에 의해 도출되는 카이랄성을 띠며, 상기 카이랄성은 자기장 인가라는 상대적으로 단순한 기술적 수단에 의해 실시간으로 부여 및 변조되는 것을 확인할 수 있었다. 상기 카이랄 나노 구조체의 제조방법에 의한 이러한 구조적 카이랄성의 부여 및 실시간 자기 조립성은 이를 응용할 수 있는 기술 분야에 있어서 광범위한 활용성을 확보하는 이점을 가질 수 있다.In this way, the chiral nanostructure manufactured according to the method for manufacturing the chiral nanostructure is arranged in a predetermined arrangement by transferring the chirality of the magnetic field formed by the magnetic field forming step and the magnetic field adjusting step. It has chirality derived from the structural characteristics of the structure, and it was confirmed that the chirality is imparted and modulated in real time by a relatively simple technical means of applying a magnetic field. The provision of structural chirality and real-time self-assembly by the method of manufacturing the chiral nanostructure may have the advantage of securing wide applicability in a technical field to which it can be applied.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.Although preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements by those skilled in the art using the basic concept of the present invention as defined in the following claims are also provided. is within the scope of the
11: 제1 자성체부
12: 제2 자성체부
13: 나선형의 자기장
14: 코어
15: 쉘
21: 수용체부
22: 나노입자
200: 카이랄 나노구조체
201: 제1 구조체
202: 제2 구조체
210: 나노 입자 배열 구조체
L1, L2: 자성체(자석)의 장축11: first magnetic body part
12: second magnetic body part
13: spiral magnetic field
14: core
15: shell
21: receptor part
22: nanoparticles
200: chiral nanostructure
201: first structure
202: second structure
210: nano particle array structure
L1, L2: Long axis of magnetic material (magnet)
Claims (11)
상기 제1 자성체부와 소정의 간격을 두고 이격되는 제2 자성체부; 및
상기 제1 자성체부 및 상기 제2 자성체부 사이에 위치되어 나노입자를 수용하는 수용체부;를 포함하고,
상기 제1 자성체부 및 상기 제2 자성체부를 동시에 관통하는 가상의 중심선을 기준으로, 상기 제1 자성체부 및 상기 제2 자성체부는 상호 반대 방향으로 회전하며,
상기 나노 입자는 자성 플라즈몬(magnetoplasmonic) 입자를 포함하고, 상기 자성 플라즈몬 입자가 코어(core); 및 상기 코어의 표면의 적어도 일부를 둘러싸고 상기 코어의 성분과 이종의 성분을 포함하는 쉘(shell)을 구비한 코어-쉘(core-shell) 입자를 포함하며, 카이랄 나노 구조체의 하기 식 1의 값이 0 내지 20인
손대칭성을 부여하기 위한 나선형 자기장 형성 장치:
[식 1]
상기 식 1에서, 상기 A는 상기 나노 입자의 쉘 평균 두께(nm)에 대한 코어 평균 입경(nm)의 비; 또는 쉘 평균 두께(nm)에 대한 코어 평균 폭(nm)의 비 값이고, 상기 B는 상기 나노 입자의 농도(㎍/mL) 값이며, 상기 C는 상기 나선형자기장의 회전각(θ)이 45°일 때 카이랄성(τ)의 크기 값을 1.0으로 한 경우의 상대적 카이랄성 크기의 비이고, 상기 Pmax는 상기 A를 만족하는 상기 카이랄 나노 구조체의 상기 B 및 C 조건 하에서의 원편광 이색성 분광 스펙트럼(Circular Dichroism Spectroscopy)의 최대 피크 값의 절대값이다.a first magnetic body for forming a magnetic field;
a second magnetic body spaced apart from the first magnetic body part by a predetermined distance; and
and a receptor part positioned between the first magnetic body part and the second magnetic body part to receive the nanoparticles;
Based on an imaginary center line passing through the first magnetic body part and the second magnetic body part at the same time, the first magnetic body part and the second magnetic body part rotate in opposite directions,
The nanoparticles include magnetic plasmonic particles, and the magnetic plasmon particles include a core; and a core-shell particle surrounding at least a portion of the surface of the core and having a shell including a component different from the component of the core, wherein the chiral nanostructure of Formula 1 Values from 0 to 20
Spiral magnetic field generator to impart hand symmetry:
[Equation 1]
In Equation 1, A is the ratio of the average core particle diameter (nm) to the shell average thickness (nm) of the nanoparticles; or the ratio of the average core width (nm) to the shell average thickness (nm), B is the concentration (㎍/mL) value of the nanoparticles, and C is the rotation angle (θ) of the helical magnetic field is 45 ° is the ratio of the relative chirality size when the size value of the chirality (τ) is 1.0, and the Pmax is the circularly polarized dichroism under the B and C conditions of the chiral nanostructure satisfying the A. It is the absolute value of the maximum peak value of the Circular Dichroism Spectroscopy.
상기 제1 자성체부 및 상기 제2 자성체부는,
소정의 두께를 지닌 패널 형상인 것인
손대칭성을 부여하기 위한 나선형 자기장 형성 장치.The method of claim 1,
The first magnetic body part and the second magnetic body part,
It is a panel shape with a predetermined thickness
Spiral magnetic field forming device to give hand symmetry.
상기 제1 자성체부 및 제2 자성체부는 동일한 속도로 회전하는 것인
손대칭성을 부여하기 위한 나선형 자기장 형성 장치.The method of claim 1,
The first magnetic body part and the second magnetic body part rotate at the same speed
Spiral magnetic field forming device to give hand symmetry.
상기 코어-쉘(core-shell) 입자는 상기 코어 및 상기 쉘 중 어느 하나가 자성 성분을 포함하고, 다른 하나가 금속 성분을 포함하는,
손대칭성을 부여하기 위한 나선형 자기장 형성 장치.According to claim 1,
In the core-shell particle, one of the core and the shell includes a magnetic component, and the other includes a metal component,
Spiral magnetic field forming device to give hand symmetry.
상기 나노 입자는 용매에 분산된 상태로 수용체부에 수용되며,
상기 용매는 증류수, 탈이온수, 알코올, 유기용매, 고분자 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는
손대칭성을 부여하기 위한 나선형 자기장 형성 장치.The method of claim 1,
The nanoparticles are accommodated in the receptor part in a state of being dispersed in a solvent,
The solvent is selected from the group consisting of distilled water, deionized water, alcohol, organic solvents, polymers, and combinations thereof.
Spiral magnetic field forming device to give hand symmetry.
상기 제1 자성체부 및 제2 자성체부 사이에 나선형 자기장이 형성되는 것인
손대칭성을 부여하기 위한 나선형 자기장 형성 장치.The method of claim 1,
A helical magnetic field is formed between the first magnetic body part and the second magnetic body part
Spiral magnetic field forming device to give hand symmetry.
상기 제1 자성체부 및 상기 제2 자성체부의 사이의 간격을 조절하여 상기 제1 자성체부 및 상기 제2 자성체부를 통하여 발생하는 자기장의 공간적 범위가 조절되도록 하는 것인
손대칭성을 부여하기 위한 나선형 자기장 형성 장치.The method of claim 1,
The spatial range of the magnetic field generated through the first magnetic part and the second magnetic part is adjusted by adjusting the distance between the first magnetic part and the second magnetic part.
Spiral magnetic field forming device to give hand symmetry.
상기 제1 자성체부 및 상기 제2 자성체부의 자기력 또는 상기 제1 자성체부 및 상기 제2 자성체부의 사이의 간격을 조절하여 제1 자성체부 및 상기 제2 자성체부를 통하여 발생하는 자기장의 자속 밀도가 조절되는 것인
손대칭성을 부여하기 위한 나선형 자기장 형성 장치.The method of claim 1,
The magnetic flux density of the magnetic field generated through the first magnetic part and the second magnetic part by adjusting the magnetic force of the first magnetic part and the second magnetic part or the distance between the first magnetic part and the second magnetic part is adjusted. that
Spiral magnetic field forming device to give hand symmetry.
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