KR102357643B1 - Chiral nanostructure and it's use - Google Patents
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Abstract
플라즈몬 공명이 가능하면서 자기장 내에 소정의 배열로 정렬이 가능한 소정의 자성 플라즈몬 입자를 일 구성으로 포함함으로써 구조적 카이랄성 및 실시간 자기 조립성을 나타낼 수 있고, 그 결과, 광학, 바이오, 촉매 분야 등의 다양한 기술 분야에서 광범위한 응용성을 확보할 수 있는 카이랄 나노 구조체로서, 입자 배열 구조체를 2 이상 포함하고, 상기 입자 배열 구조체는 적어도 하나의 자성 플라즈몬(magnetoplasmonic) 입자를 포함하고, 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 포함하고, 전체 구조가 카이랄성(Chiarality)을 띠는 카이랄 나노 구조체를 제공한다. Structural chirality and real-time self-assembly can be exhibited by including predetermined magnetic plasmon particles that can be aligned in a predetermined arrangement in a magnetic field while plasmon resonance is possible, and as a result, optical, bio, catalytic fields, etc. A chiral nanostructure that can secure a wide range of applications in various technical fields, comprising two or more particle array structures, wherein the particle array structure includes at least one magnetic plasmonic particle, and the magnetic plasmonic particles include , Core; and a shell that surrounds at least a portion of the surface of the core and includes a component different from the component of the core. ) to provide a chiral nanostructure.
Description
카이랄성을 띠는 나노 구조체 및 그 용도에 관한 것으로, 정교하고 즉각적인 카이랄성 구현 및 변조가 가능하고 다양한 기술 분야에서 광범위한 응용이 가능한 나노 구조체에 관한 것이다. 따라서 바이오 센서, 디스플레이, 배터리 등 다양한 분야에 적용가능한 카이랄 나노 구조체를 제공할 수 있다.It relates to a nanostructure having chirality and its use, and to a nanostructure that can implement and modulate precise and immediate chirality and can be widely applied in various technical fields. Accordingly, it is possible to provide a chiral nanostructure applicable to various fields such as biosensors, displays, and batteries.
합성 기술의 지속적인 발전에 따라 금속을 활용하여 나노 수준의 크기를 갖는 입자로 제조하는 것이 가능하게 되었으며, 분석 기술의 진보로 인해 이러한 나노 입자들이 다양하고 독특한 특성을 가지는 것이 밝혀져 왔다. 예를 들어, 나노 크기의 금속성 입자의 경우 기하학적인 구조에 따라, 이들로 이루어진 3차원 구조체의 광학적 특성이 변화하게 되는데, 이는 국소 표면 플라즈몬 공명(localized surface plasmon resonance, LSPR) 현상에 기인한다는 점이 밝혀졌다. 이러한 나노 입자는 그 조성 및 구조 등에 따라서 그 자체 혹은 이들로 이루어진 3차원 구조체로서 광학, 바이오, 촉매 등의 다양한 기술 분야에서 활용될 수 있다. 또한, 최근 나노 과학 분야가 새로운 차세대 산업 분야로 각광받게 되면서 다양한 조성 및 구조의 나노 입자에 대한 요구가 증가하고 있다. 이러한 기술적 기류에 부합하여 특정 조성 및 구조의 나노 입자를 활용하여 3차원 구조체를 합성하는 연구가 활발히 진행되고 있는데, 주로 화학적인 합성 방법을 활용하고 있다. 일례로, 최근에는 2개 이상의 아미노산이 결합되어 있는 펩타이드를 활용하여 합성하는 방법이 제시된 바 있다. 또한, 전자빔리소그라피(e-beam lithography)를 이용하는 방법, 나노 사이즈로 이루어진 홀을 이용하여 회전 증착하는 홀 리소그라피(hole lithography) 방법 등이 연구되고 있다.With the continuous development of synthesis technology, it has become possible to use metals to manufacture nanoparticles having a size of a nano level, and it has been found that these nanoparticles have various and unique properties due to the advancement of analysis technology. For example, in the case of nano-sized metallic particles, it was found that the optical properties of the three-dimensional structure made of them change depending on the geometric structure, which is due to the localized surface plasmon resonance (LSPR) phenomenon. lost. These nanoparticles can be utilized in various technical fields, such as optics, biotechnology, and catalysts, as a 3D structure by itself or in accordance with its composition and structure. In addition, as the field of nanoscience has recently been spotlighted as a new next-generation industrial field, the demand for nanoparticles of various compositions and structures is increasing. In accordance with this technological trend, research on synthesizing a three-dimensional structure using nanoparticles of a specific composition and structure is being actively conducted, mainly using a chemical synthesis method. For example, recently, a method for synthesizing using a peptide to which two or more amino acids are bound has been proposed. In addition, a method using e-beam lithography, a hole lithography method using nano-sized holes to perform rotational deposition, and the like are being studied.
한편, 자연에 존재하는 모든 물질은 카이랄성을 지니고 있다. 예를 들어, 아미노산의 경우, 대부분 L-아미노산(L-amino acid)으로 이루어져 있으며, 당류의 경우 D-당류(D-sugar)가 주류를 이루고 있다. 이와 같이 생체 유기물들은 항상 한쪽-카이랄성(homo-chirality)을 지니고 있기 때문에 이를 거르는 물질과 생체 반응을 하게 될 경우, 유기체에 치명적인 손상이 나타나게 된다. 이러한 카이랄성을 적용하여 나노 입자로부터 제조된 카이랄 구조체는 어떠한 거울상 대칭도 가지고 있지 않은 비대칭 구조를 갖는 3차원 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. On the other hand, all substances that exist in nature have chirality. For example, in the case of amino acids, most consist of L-amino acids, and in the case of saccharides, D-sugars are the mainstay. As such, living organisms always have homo-chirality, so when they react with a filtering material, fatal damage to the organism appears. A chiral structure prepared from nanoparticles by applying such chirality refers to a three-dimensional 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.
나노 입자의 기하학적 정렬 구조로 구성된 3차원 카이랄 구조체는 전술한 바와 같이, 화학적인 합성 방법으로 제조하는 경우가 많다. 다만, 종래의 나노 입자 및 이를 이용한 구조체의 합성은 그 과정이 복잡하고 정밀성 및 정확성이 다소 부족한 면이 있다. 이에 본 발명자들은 카이랄 나노 구조체를 보다 간단한 공정으로 정교하게 생산할 수 있는 방법을 연구하였고, 본 발명을 완성하였다.As described above, a three-dimensional chiral structure composed of a geometrically aligned structure of nanoparticles is often prepared by a chemical synthesis method. However, the conventional synthesis of nanoparticles and structures using the same is complex and lacks precision and accuracy. 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 일 구현예는 구조적 카이랄성 및 실시간 자기 조립성을 갖는 카이랄 나노 구조체를 제공하고자 한다. 또한, 플라즈몬 공명이 가능하면서 자기장 내에 소정의 배열로 정렬이 가능한 나노 입자를 일 구성으로 포함함으로써 광학, 바이오, 촉매 분야 등의 다양한 기술 분야에서 광범위한 응용성을 갖는 카이랄 나노 구조체를 제공하고자 한다. One embodiment of the present invention is to provide a chiral nanostructure having structural chirality and real-time self-assembly. In addition, it is an object to provide a chiral nanostructure having wide applicability in various technical fields such as optics, bio, and catalyst fields by including nanoparticles that are capable of plasmon resonance and that can be arranged in a predetermined arrangement in a magnetic field in one configuration.
본 발명의 일 구현예에서, 입자 배열 구조체를 2 이상 포함하고, 상기 입자 배열 구조체는 적어도 하나의 자성 플라즈몬(magnetoplasmonic) 입자를 포함하고, 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 포함하고, 전체 구조가 카이랄성(Chiarality)을 띠는, 카이랄 나노 구조체를 제공한다. In one embodiment of the present invention, it includes two or more particle array structures, wherein the particle array structures include at least one magnetic plasmonic particle, and the magnetic plasmonic particles include: a core; and a shell that surrounds at least a portion of the surface of the core and includes a component different from the component of the core. ), which provides a chiral nanostructure.
상기 자성 플라즈몬 입자는 자기장 인가에 의한 배열 가변성을 가질 수 있다. The magnetic plasmon particles may have arrangement variability due to the application of a magnetic field.
상기 코어-쉘 입자는 구형 코어-쉘 입자 또는 막대형 코어-쉘 입자를 포함할 수 있다. The core-shell particles may include spherical core-shell particles or rod-shaped core-shell particles.
상기 구형 코어-쉘 입자는, 상기 코어의 직경이 0.01nm 내지 300nm이고, 상기 쉘의 두께가 1nm 내지 150nm이며, 상기 코어의 장경(L) 및 단경(S)의 비(L/S)로 정의되는 종횡비(Aspect ratio)가 1.00 내지 2.00일 수 있다. The spherical core-shell particle has a diameter of 0.01 nm to 300 nm of the core, a thickness of the shell of 1 nm to 150 nm, and is defined as a ratio (L/S) of a major axis (L) and a minor axis (S) of the core An aspect ratio to be used may be 1.00 to 2.00.
상기 막대형 코어-쉘 입자는, 상기 코어의 폭이 0.01nm 내지 100nm이고, 상기 쉘의 두께가 1nm 내지 150nm이며, 상기 코어의 길이(L) 및 폭(W)의 비(L/W)로 정의되는 종횡비(Aspect ratio)가 2.00 초과, 40.00 이하일 수 있다. The rod-shaped core-shell particle has a width of 0.01 nm to 100 nm of the core, a thickness of 1 nm to 150 nm of the shell, and a ratio (L/W) of the length (L) and width (W) of the core The defined aspect ratio may be greater than 2.00 and less than or equal to 40.00.
상기 코어-쉘 입자는 상기 코어 및 상기 쉘 중 어느 하나가 자성 성분을 포함하고, 다른 하나가 금속 성분을 포함할 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 자성 성분은, 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 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.
상기 금속 성분은, 은(Ag), 금(Au), 백금(Pt), 구리(Cu), 팔라듐(Pd), 이리듐(iridium), 오스뮴(osmium), 로듐(rhodium), 루테늄(ruthenium), 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 silver (Ag), gold (Au), platinum (Pt), copper (Cu), palladium (Pd), iridium (iridium), osmium (osmium), rhodium (rhodium), ruthenium (ruthenium), Nickel (Ni), cobalt (Co), iron (Fe), manganese (Mn), chromium (Cr), vanadium (V), titanium (Ti), aluminum (Al), zinc (Zn), cadmium (Cd) and It may include one selected from the group consisting of combinations thereof.
상기 카이랄성이 나선형 자기장 인가에 의해 가변적일 수 있다. The chirality may be varied by application of a helical magnetic field.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 바이오 센서는 상기 카이랄 나노 구조체를 포함하는 것일 수 있다. The biosensor according to another embodiment of the present invention may include the chiral nanostructure.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 발광소재는 상기 카이랄 나노 구조체를 포함하는 것일 수 있다. 상기 발광소재는 카이랄 나노 구조체를 통하여 플라즈몬 효과를 이용한 저전력의 디스플레이 컬러필터 등으로 활용되어 디스플레이, 기타 발광을 이용한 물품에 활용될 수 있다.The light emitting material according to another embodiment of the present invention may include the chiral nanostructure. The light emitting material may be used as a low-power display color filter using a plasmon effect through a chiral nanostructure, and thus may be used for displays and other articles using light emission.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 전지는 상기 카이랄 나노 구조체를 포함하는 것일 수 있다.A battery according to another embodiment of the present invention may include the chiral nanostructure.
상기 카이랄 나노 구조체는 플라즈몬 공명이 가능하면서 자기장 내에 소정의 배열로 정렬이 가능한 소정의 자성 플라즈몬 입자를 일 구성으로 포함함으로써 구조적 카이랄성 및 실시간 자기 조립성을 나타낼 수 있다. 결과적으로, 광학, 바이오, 촉매 분야 등의 다양한 기술 분야에서 광범위한 응용성을 확보할 수 있다.The chiral nanostructure may exhibit structural chirality and real-time self-assembly by including predetermined magnetic plasmon particles capable of being aligned in a predetermined arrangement in a magnetic field while enabling plasmon resonance in one configuration. As a result, a wide range of applications can be secured in various technical fields such as optics, biotechnology, and catalyst fields.
도 1은 일 구현예에 따른 상기 카이랄 나노 구조체의 일부를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 2는 일 구현예에 따른 상기 자성 플라즈몬 입자의 단면을 개략적으로 도시한 것이다.
도 3은 일 구현예에 따른 상기 구형의 코어-쉘 입자의 사진을 게재한 것이다.
도 4는 일 구현예에 따른 상기 막대형 코어-쉘 입자의 사진을 게재한 것이다.
도 5는 일 구현예에 따른 상기 카이랄 나노 구조체의 제조방법을 개략적으로 도식화한 모식도이다.
도 6은 일 구현예에 따른 상기 카이랄 나노 구조체의 제조방법에 있어서 두 자성체의 회전 상태를 일 방향에서 도시한 개략적인 투시도이다.
도 7은 일 구현예에 따른 상기 카이랄 나노 구조체의 제조방법에 있어서 입자 배치 상태를 개략적으로 도시한 것이다.
도 8은 실시예 1의 카이랄 나노 구조체에 대한 농도 및 회전 각도별 원편광이색성분광 스펙트럼(Circular Dichroism Spectroscopy, CD)을 게재한 것이다.
도 9는 실시예 2의 카이랄 나노 구조체에 대한 농도 및 회전 각도별 원편광이색성분광 스펙트럼(Circular Dichroism Spectroscopy, CD)을 게재한 것이다.
도 10은 실시예 3의 카이랄 나노 구조체에 대한 농도 및 회전 각도별 원편광이색성분광 스펙트럼(Circular Dichroism Spectroscopy, CD)을 게재한 것이다.
도 11은 실시예 4의 카이랄 나노 구조체에 대한 농도 및 회전 각도별 원편광이색성분광 스펙트럼(Circular Dichroism Spectroscopy, CD)을 게재한 것이다.1 is a perspective view schematically illustrating a part of the chiral nanostructure according to an embodiment.
2 schematically shows a cross-section of the magnetic plasmon particle according to an embodiment.
3 is a photograph showing the spherical core-shell particle according to an embodiment.
4 is a photograph showing the rod-shaped core-shell particle according to an embodiment.
5 is a schematic diagram schematically illustrating a method for manufacturing the chiral nanostructure according to an embodiment.
6 is a schematic perspective view showing the rotational state of two magnetic materials in one direction in the method of manufacturing the chiral nanostructure according to an embodiment.
7 schematically shows a particle arrangement state in the method of manufacturing the chiral nanostructure according to an embodiment.
FIG. 8 shows a circular dichroism spectroscopy (CD) spectrum for each concentration and rotation angle for the chiral nanostructure of Example 1. FIG.
FIG. 9 shows a circular dichroism spectroscopy (CD) spectrum for each concentration and rotation angle of the chiral nanostructure of Example 2. FIG.
FIG. 10 shows a Circular Dichroism Spectroscopy (CD) spectrum for each concentration and rotation angle of the chiral nanostructure of Example 3. FIG.
FIG. 11 shows a circular dichroism spectroscopy (CD) spectrum for each concentration and rotation angle for the chiral nanostructure of Example 4. FIG.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 후술하는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. Advantages and features of the present invention, and a method of achieving them will become clear with reference to the following examples. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but will be implemented in various different forms, Only the present embodiments are provided to complete the disclosure of the present invention, and to fully inform those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs, the scope of the invention, the present invention is defined by the scope of the claims will only be
본 명세서의 도면에서는 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 그리고 도면에서, 설명의 편의를 위해, 일부 층 및 영역의 두께를 과장되게 나타내었다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다. In the drawings of the present specification, the thickness is enlarged in order to clearly express various layers and regions. And in the drawings, for convenience of description, the thickness of some layers and regions are exaggerated. Like reference numerals refer to like elements throughout.
본 명세서에서 '~ 이상'의 의미는 그 해당 숫자 혹은 그보다 많은 경우를 포함하는 것으로 해석된다. 예를 들어, '2 이상'은 둘 또는 그보다 많은 경우를 의미한다. 또한, 수치 범위에 대한 'X 내지 Y'의 기재는 X 또는 Y를 포함하는 범위로 해석된다. 예를 들어,'25 내지 50'은 25 및 50을 포함하는 수치 범위를 의미한다.In this specification, the meaning of 'more than' is interpreted to include the corresponding number or more cases. For example, 'two or more' means two or more cases. In addition, the description of 'X to Y' for a numerical range is interpreted as a range including X or Y. For example, '25 to 50' means a numerical range inclusive of 25 and 50.
이하, 본 발명에 따른 구현예에 관하여 상세히 설명하기로 한다. Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described in detail.
본 발명의 일 구현예에서, 입자 배열 구조체를 2 이상 포함하고, 상기 입자 배열 구조체는 적어도 하나의 자성 플라즈몬(magnetoplasmonic) 입자를 포함하고, 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 포함하고, 전체 구조가 카이랄성(Chiarality)을 띠는 카이랄 나노 구조체를 제공한다. In one embodiment of the present invention, it includes two or more particle array structures, wherein the particle array structures include at least one magnetic plasmonic particle, and the magnetic plasmonic particles include: a core; and a shell that surrounds at least a portion of the surface of the core and includes a component different from the component of the core. ) to provide a chiral nanostructure.
카이랄성(Chirality)은 비대칭 속성을 말한다. 구조적 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 구조체는 간단한 구조적 가공 및 변형을 통하여 높은 수준의 카이랄 변조 성능을 구현할 수 있다. 상기 카이랄 변조 성능은 즉각적이고 빠른 반응 속도가 요구되는 나노 과학 분야에서 매우 높은 성능을 구현할 수 있다. Chirality refers to the asymmetric property. Particulate structures having structural chirality may be usefully applied to optical technology fields such as liquid crystal displays (LCDs) or bio fields such as pharmaceuticals. The chiral nanostructure can implement a high level of chiral modulation performance through simple structural processing and deformation. The chiral modulation performance can realize very high performance in the field of nano science requiring an immediate and fast reaction speed.
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 띠게 된다. 상기 자성 플라즈몬 입자는 자성을 띠는 플라즈몬 입자로서, 자성에 의해 자기장 내에 소정의 배열로 정렬될 수 있고, 이와 동시에 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 metal nanoparticles meet an electric field of light in the range from visible to near-infrared light, light absorption occurs due to surface plasmon resonance (SPR), resulting in 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 plasmonic phenomenon at the same time.
상기 카이랄 나노 구조체는 상기 자성 플라즈몬 입자의 소정의 배열 구조로부터 기인한 구조적 카이랄성을 나타낼 수 있다. 구체적으로, 상기 자성 플라즈몬 입자는 소정의 배열로 정렬되어 상기 입자 배열 구조체를 구성할 수 있다. 또한, 2 이상의 상기 입자 배열 구조체가 상호 상대적인 위치상 전체 구조가 카이랄성을 나타내도록 배치되어 상기 카이랄 나노 구조체를 구성할 수 있다. The chiral nanostructure may exhibit structural chirality resulting from a predetermined arrangement structure of the magnetic plasmon particles. Specifically, the magnetic plasmon particles may be arranged in a predetermined arrangement to constitute the particle arrangement structure. In addition, two or more of the particle array structures may be arranged so that the entire structure exhibits chirality in a relative position to each other to constitute the chiral nanostructure.
도 1은 일 구현예에 따른 상기 카이랄 나노 구조체(200)의 일부를 개략적으로 도시한 사시도이다. 도 1을 참조할 때, 3차원 공간 내에 상기 카이랄 구조체(200)는 입자 배열 구조체(210)를 2 이상 포함할 수 있다. 상기 입자 배열 구조체(210)는 적어도 하나의 상기 자성 플라즈몬 입자(22)를 포함하고, 상기 자성 플라즈몬 입자(22)가 소정의 배열을 가질 수 있다.1 is a perspective view schematically illustrating a part of the
도 1을 참조할 때, 상기 나노 구조체(200)는 상기 입자 배열 구조체(210)를 적어도 하나 포함할 수 있고, 구체적으로, 2 이상 포함할 수 있다. 상기 입자 배열 구조체(210)는 적어도 하나의 상기 자성 플라즈몬 입자(22)를 포함하는 제1 구조체(201); 및 적어도 하나의 상기 자성 플라즈몬 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 2 이상의 상기 입자 배열 구조체(210) 중에서 인접한 임의의 두 구조체를 의미한다. 상기 제1 구조체(201)에 포함된 상기 자성 플라즈몬 입자(22)와 상기 제2 구조체(202)에 포함된 상기 자성 플라즈몬 입자(22)는 그 성분 및 구조가 동일할 수도 있고, 상이할 수도 있다. Referring to FIG. 1 , the
일 구현예에서, 상기 제1 구조체(201) 및 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 구조체(200)의 카이랄성 가변 속도가 목적 수준으로 빠르게 구현될 수 있고, 광학 또는 바이오 분야 등에 응용되어 최적의 기능을 구현할 수 있다.In an embodiment, the distance between the
상기 자성 플라즈몬 입자(22)는 자기장 인가에 의한 배열 가변성을 가질 수 있다. 상기 '자기장 인가에 의한 배열 가변성'이란 상기 자성 플라즈몬 입자(22)에 자기장이 인가되는 경우 인가된 상기 자기장에 따라 소정의 배열로 정렬되는 특성을 의미한다. 이러한 배열 가변성을 바탕으로, 상기 자성 플라즈몬 입자(22)는 자기장 인가라는 비교적 단순한 수단에 의하여 이를 구성으로 하면서 소정의 정렬 구조를 갖는 3차원 구조체로 제조될 수 있다. 즉, 상기 자성 플라즈몬 입자(22)의 자기장 인가에 의한 배열 가변성을 기초로 상기 입자 배열 구조체(210)가 생성되고, 나아가, 상기 카이랄 나노 구조체(200)가 형성될 수 있다. The magnetic plasmon particles 22 may have arrangement variability due to the application of a magnetic field. When a magnetic field is applied to the magnetic plasmon particles 22 , the 'arrangement 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 22 can be manufactured as a three-dimensional structure having a predetermined alignment structure while configuring it by a relatively simple means of applying a magnetic field. That is, the
상기 카이랄 나노 구조체(200)의 구조적 카이랄성은 나선형 자기장 인가에 의해 가변적일 수 있다. 상기 자성 플라즈몬 입자(22)의 자기장 인가에 의한 배열 가변성이 나선형 자기장 인가에 의해 발현될 수 있고, 이에 따라 변경된 상기 자성 플라즈몬 입자(22)의 정렬 구조가 상기 카이랄 나노 구조체(200)의 구조적 카이랄성을 변화시킬 수 있다. The structural chirality of the
상기 카이랄 나노 구조체(200)의 나선형 자기장 인가에 의한 가변성은 그 반응 속도가 현저히 빠르며, 실질적으로 실시간 가변성으로 나타날 수 있다. 구체적으로, 상기 카이랄 나노 구조체(200)는 상기 나선형 자기장의 인가 시점(T1)으로부터 이에 상응하는 카이랄성을 나타내도록 구조적 변호가 완료되는 시점(T2)까지의 시간(T2-T1)이 약 0.01ms 내지 약 20ms일 수 있고, 예를 들어, 약 0.01ms 내지 약 10ms일 수 있다. 이는, 종래의 템플릿(Template) 등을 활용한 카이랄성 변조 기능에 비하여 월등히 빠른 반응 속도를 나타내는 것으로서 의약, 광학 등의 다양한 산업 분야에 적용되어 우수한 기능을 구현할 수 있다. The variability due to the application of the helical magnetic field of the
상기 카이랄 나노 구조체(200)의 이러한 즉각적인 카이랄 가변성은 상기 자성 플라즈몬 입자(220)의 자기장 인가에 의한 배열 가변성에 기인한 것이다. 상기 자성 플라즈몬 입자가 불규칙적으로 분산된 비카이랄성(non-chirality)의 입자 분산체에 나선형 자기장을 인가함으로써 카이랄성을 띠는 상기 나노 구조체를 형성하거나; 기존의 카이랄성을 띠는 나노 구조체에 나선형 자기장을 인가함으로써 기존과 다른 카이랄성을 띠는 나노 구조체를 형성하는 경우; 모두에 해당하는 실시간 카이랄 가변성으로 이해될 수 있다. This immediate chiral variability of the
도 2는 일 구현예에 따른 상기 자성 플라즈몬 입자(22)의 단면을 개략적으로 도시한 것이다. 도 2를 참조할 때, 상기 자성 플라즈몬 입자(22)는 코어(14) 및 쉘(15)을 포함하는 코어-쉘(Core-shell) 입자를 포함할 수 있다. 또한, 상기 쉘(15)은 상기 코어(14)의 표면의 적어도 일부를 둘러싸며, 상기 코어(14)와 이종의 성분을 포함할 수 있다. 상기 쉘(shell)이 상기 코어(core)의 성분과 이종의 성분을 포함한다는 것은, 상호 모든 성분이 상이한 경우뿐만 아니라 일부 동일한 성분을 포함하더라도 전체 조성이 상이한 경우를 포함하는 것으로 해석되어야 할 것이다.2 schematically shows a cross-section of the magnetic plasmon particle 22 according to an embodiment. Referring to FIG. 2 , the magnetic plasmon particles 22 may include core-shell particles including a
일 구현예에서, 상기 코어-쉘 입자는 상기 코어(14) 및 상기 쉘(15) 중 어느 하나가 자성 성분을 포함하고, 다른 하나가 금속 성분을 포함할 수 있다. 자성 성분을 포함하는 코어(14)와 금속 성분을 포함하는 쉘(15); 또는 자성 성분을 포함하는 쉘(15)과 금속 성분을 포함하는 코어(14)의 조합을 통하여, 상기 자성 플라즈몬 입자(22)의 자기장 인가에 의한 배열 가변성이 즉각적이고 빠르게 구현될 수 있으며, 목적하는 색상의 발현 등에 있어서 기술적 이점을 확보하기에 유리할 수 있다.In one embodiment, in the core-shell particle, one of the
상기 금속 성분은, 예를 들어, 은(Ag), 금(Au), 백금(Pt), 구리(Cu), 팔라듐(Pd), 이리듐(iridium), 오스뮴(osmium), 로듐(rhodium), 루테늄(ruthenium), 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), iridium (iridium), osmium (osmium), rhodium (rhodium), ruthenium (ruthenium), nickel (Ni), cobalt (Co), iron (Fe), manganese (Mn), chromium (Cr), vanadium (V), titanium (Ti), aluminum (Al), zinc (Zn), cadmium It may include one selected from the group consisting of (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), 이리듐(iridium), 오스뮴(osmium), 로듐(rhodium), 루테늄(ruthenium), 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), iridium (iridium), osmium (osmium), rhodium (rhodium) , ruthenium, 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, and the shell is iron oxide (Fe 3 O 4 ), nickel oxide (NiO), cobalt oxide (Co 3 O 4 ), iron ( Fe), nickel (Ni), cobalt (Co), and may include one selected from the group consisting of combinations thereof.
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), 이리듐(iridium), 오스뮴(osmium), 로듐(rhodium), 루테늄(ruthenium), 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), iridium (iridium), osmium), rhodium, ruthenium, 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.
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 2를 참조할 때, 상기 자성 플라즈몬 입자(22)는, 전술한 바와 같이, 코어(14)와 상기 코어의 적어도 일부를 둘러싸는 쉘(15)을 포함하는 코어-쉘 입자일 수 있다. 도 2의 (a) 및 (b)를 참조할 때, 상기 코어-쉘 입자는 구형의 코어-쉘 입자일 수 있다. 구체적으로, 상기 구형의 코어-쉘 입자는 도 2의 (a)에 도시된 바와 같이 상기 코어(14)와 실질적으로 이의 표면 전체를 둘러싼 쉘(15)을 포함하는 구조일 수도 있고, 도 2의 (b)에 도시된 바와 같이 상기 코어(14)와 이의 표면의 일부를 둘러싼 쉘(15)을 포함하는 하프-쉘(Half-Shell) 구조일 수도 있다.Referring to FIG. 2 , the magnetic plasmon particle 22 may be a core-shell particle including a
본 명세서에서 '구형'이란, 이의 단면이 기하학적으로 완벽한 원형인 경우뿐만 아니라, 타원형이더라도 소정의 오차 범위 내에서 전체적인 3차원 구조상 구(sphere)의 형상으로 인지될 수 있는 범위까지 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다. In the present specification, the term 'spherical' should be interpreted to include not only a case in which a cross section thereof is geometrically perfect, but also a range that can be recognized as a shape of a sphere in the overall three-dimensional structure within a predetermined error range even if it is elliptical. something to do.
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. In the present specification, the meaning of 'half-shell' does not mean only when the
도 2의 (c)를 참조할 때, 상기 코어-쉘 입자는 막대형의 코어-쉘 입자일 수 있다. 상기 막대형의 코어-쉘 입자도 상기 구형의 코어-쉘 입자의 경우와 같이, 상기 코어(14)와 실질적으로 이의 표면 전체를 둘러싼 쉘(15)을 포함하는 구조일 수도 있고, 상기 코어(14)의 표면 일부를 둘러싼 쉘(15)을 포함하는 구조(미도시)일 수도 있다.Referring to FIG. 2C , the core-shell particles may be rod-shaped core-shell particles. The rod-shaped core-shell particle may also have a structure including the
본 명세서에서 '막대형'이란, 이의 단면에 대하여 길이 및 폭이 소정의 종횡비를 이루는 형상을 총칭하는 것으로서, 폭에 대한 길이의 비율이 2.00을 초과하는 모든 3차원 형상을 포괄하는 것으로 이해될 수 있다.As used herein, the term 'rod-shaped' refers to a shape in which the length and width form a predetermined aspect ratio with respect to its cross section, and it can be understood to encompass all three-dimensional shapes in which the ratio of the length to the width exceeds 2.00. have.
일 구현예에서, 상기 코어-쉘(core-shell) 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), 이리듐(iridium), 오스뮴(osmium), 로듐(rhodium), 루테늄(ruthenium), 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-shell particle comprises a spherical core-shell particle or a rod-shaped core-shell particle, and the spherical core-shell particle or the rod-shaped core-shell particle comprises 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), iridium, osmium, rhodium, ruthenium, nickel (Ni), cobalt (Co), iron (Fe), manganese (Mn), chromium (Cr), vanadium ( V), including one selected from the group consisting of titanium (Ti), aluminum (Al), zinc (Zn), cadmium (Cd), and combinations thereof, wherein the shell is iron oxide (Fe 3 O 4 ), It may include one selected from the group consisting of nickel oxide (NiO), cobalt oxide (Co 3 O 4 ), iron (Fe), 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 ). Since 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 코어-쉘(core-shell) 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 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), 이리듐(iridium), 오스뮴(osmium), 로듐(rhodium), 루테늄(ruthenium), 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-shell particle comprises a spherical core-shell particle or a rod-shaped core-shell particle, and the spherical core-shell particle or the rod-shaped core-shell particle comprises a core and a half-shell surrounding a portion of the surface of the core and including a component different from the component of the core, wherein the core includes iron oxide (Fe 3 O 4 ), nickel oxide (NiO) ), cobalt oxide (Co 3 O 4 ), iron (Fe), nickel (Ni), cobalt (Co) and one selected from the group consisting of combinations thereof, wherein the shell is silver (Ag), Gold (Au), platinum (Pt), copper (Cu), palladium (Pd), iridium, osmium, rhodium, ruthenium, nickel (Ni), cobalt (Co), One selected from the group consisting of iron (Fe), manganese (Mn), chromium (Cr), vanadium (V), titanium (Ti), aluminum (Al), zinc (Zn), cadmium (Cd), and combinations thereof may include
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. Since 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 3은 일 구현예에 따른 상기 구형의 코어-쉘 입자의 사진을 게재한 것이고, 도 4는 일 구현예에 따른 상기 막대형 코어-쉘 입자의 사진을 게재한 것이다. 3 is a photograph of the spherical core-shell particle according to an embodiment, and FIG. 4 is 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
상기 구형 코어-쉘 입자의 상기 쉘(15)의 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
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
일 구현예에서, 상기 막대형 코어-쉘 입자는, 상기 코어(14)의 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
상기 막대형 코어-쉘 입자의 상기 쉘(15)의 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
상기 막대형 코어-쉘 입자에 있어서, 상기 코어(14)의 길이(L) 및 폭(W)의 비(L/W)로 정의되는 종횡비(Aspect ratio)가 약 2.00 초과, 약 40.00이하, 예를 들어, 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
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
상기 구형 코어-쉘 입자 및 상기 막대형 코어-쉘 입자의 구조에 있어서, 상기 코어의 입경 및/또는 평균 입경, 상기 코어의 폭 및/또는 평균 폭, 상기 쉘의 평균 두께, 상기 코어의 장경 및 단경, 상기 코어의 길이 및 폭 등은 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 구형 코어-쉘 입자에 있어서, 임의의 하나의 코어에 대하여, 가장 긴 입경이 상기 상기 코어의 장경으로 정의되며, 가장 짧은 입경이 상기 코어의 단경으로 정의된다. 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 particle diameter and/or average particle diameter of the core, the width and/or average width of the core, the average thickness of the shell, the long diameter of the core, and The minor axis, the length and width of the core are all 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, for any one core, the longest particle diameter is defined as the major diameter of the core, and the shortest particle diameter is defined as the minor diameter of the core. In the rod-shaped core-shell particle, for any one core, a relatively longer length among width and length is referred to as the length of the core, and a 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 자성 플라즈몬 입자(22)로서 전술한 각각의 특징을 만족하는 입자를 적용함으로써 이를 일 구성으로 포함하는 상기 카이랄 나노 구조체(200)가 자기장 인가로 인해 우수한 구조적 카이랄성을 나타낼 수 있다. 특히, 상기 카이랄 나노 구조체(200)에 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 22 , the
일 구현예에서, 상기 카이랄 나노 구조체(200)는 상기 자성 플라즈몬 입자(22)가 불규칙적으로 분산된 비카이랄성(non-chirality)의 입자 분산체에 나선형 자기장을 인가하여 제조된 카이랄성(chirality)을 갖는 구조체일 수 있다. 즉, 상기 카이랄 나노 구조체(200)의 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 입자(22)가 분산매 중에 분산된 분산체를 소정의 각도(θ)로 상대 회전하는 두 자성체 사이에 형성된 나선형 자기장 내에 배치함으로써 최초의 카이랄성이 부여된 나노 구조체(200)를 제조할 수 있다. In one embodiment, the
일 구현예에서, 상기 카이랄 나노 구조체(200)는 용매 또는 분산매 중에 존재하는 형태일 수 있다. In one embodiment, the
일 구현예에서, 상기 카이랄 나노 구조체(200)는 하기 식 1의 값이 0 내지 20을 만족할 수 있다.In one embodiment, in the
[식 1] [Equation 1]
상기 식 1에서, 상기 A는 상기 자성 플라즈몬 입자(22)의 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 자성 플라즈몬 입자(22)의 농도(㎍/mL) 값이며, 상기 C는 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 Equation 1, A is the ratio of the core average particle diameter (nm) to the shell average thickness (nm) of the magnetic plasmon particles (22); or the ratio of the average core width (nm) to the shell average thickness (nm), B is the concentration (μg/mL) value of the magnetic plasmon particles 22, and C is the rotation angle (θ) of the helical magnetic field. ) is a ratio of relative chirality size when the size value of chirality (τ) is 1.0 when 45°, and P max is 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 under
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 Equation 1, B may be any one of about 25 to about 200, and C may be any one of about 0 to about 1.0. When the value of Equation 1 derived from such concentration and angle conditions satisfies the range of about 0 to about 20, the value of Equation 1 and the real-time chiral variability and structural integrity of the chiral nanostructure will be greatly improved. can
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 Formula 1 does not have to satisfy about 0 to about 20 in all the aforementioned ranges of B and C, but any one value of B and any one value of C in each of the aforementioned ranges. When a specific value within the range of about 0 to about 20 is satisfied, the chiral nanostructure may be an indicator indicating that the desired real-time variability and structural chiral integrity are secured. However, the real-time variability and structural chiral integrity are improved as the number of cases in which the range of the value of Equation 1 satisfies the corresponding range within the aforementioned ranges of B and C increases.
상기 자성 플라즈몬 입자(22)가 구형 코어-쉘 입자인 경우, 상기 A는 쉘 평균 두께(T)에 대한 코어 평균 입경(D)의 비(D/T)의 값이다. 상기 자성 플라즈몬 입자(22)가 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 magnetic plasmon particle 22 is a spherical core-shell particle, A is a value of the ratio (D/T) of the average core particle diameter (D) to the average shell thickness (T). When the magnetic plasmon particles 22 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 상기 자성 플라즈몬 입자(22)의 농도(㎍/mL) 값이다. 전술한 바와 같이, 일 구현예에서, 상기 카이랄 나노 구조체는 용매 또는 분산매 중에 존재하는 형태, 즉, 일종의 콜로이드 용액 상태일 수 있다. 상기 B는 상기 용액 중의 자성 플라즈몬 입자(22)의 농도(㎍/mL) 값이다. 구체적으로, 비카이랄성 입자 분산체로부터 상기 카이랄 나노 구조체를 제조하는 경우; 및 상기 카이랄 나노 구조체에 다른 카이랄성을 부여하기 위하여 자기장을 인가하는 경우; 모두 상기 B는 상기 용액 중의 상기 자성 플라즈몬 입자(22)의 농도(㎍/mL) 값으로 정의될 수 있다. B is the concentration (μg/mL) value of the magnetic plasmon particles 22 in the chiral nanostructure. As described above, in one embodiment, the chiral nanostructure may be in a form present in a solvent or a dispersion medium, that is, in a state of a kind of colloidal solution. B is the concentration (μg/mL) value of the magnetic plasmon particles 22 in the solution. Specifically, when preparing the chiral nanostructure from a non-chiral particle dispersion; and applying a magnetic field to impart different chirality to the chiral nanostructure; All of the B may be defined as the concentration (μg/mL) value of the magnetic plasmon particles 22 in the solution.
상기 C는 인가된 나선형 자기장의 회전각(θ)이 45°일 때 카이랄성(τ)의 크기 값을 1.0으로 한 경우의 상대적 카이랄성 크기의 비이다. 보다 구체적으로, 상기 회전각(θ)은 상기 나선형 자기장을 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 두 자성체의 상대적 회전에 의하여 형성될 수 있다. 상기 두 자성체의 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 applied helical magnetic field is 45°. More specifically, the rotation angle θ may mean a rotation angle θ of two magnetic materials that are relatively rotated to form the spiral magnetic field. 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 to impart or change chirality, the helical magnetic field may be formed by relative rotation of two opposing magnetic materials. As the rotation angle θ of the two magnetic materials changes, the chirality of the nanostructure also changes.
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 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 a circular dichroism spectroscopy of the chiral nanostructure is measured. 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.
상기 자성 플라즈몬 입자(22)를 일 구성으로 하여 형성된 상기 카이랄 나노 구조체(200)에 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 구현할 수 있다. With respect to the
일 구현예에서, 상기 자성 플라즈몬 입자(22)가 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 자성 플라즈몬 입자(22)는 금속 성분을 포함하는 코어; 및 자성 성분을 포함하는 쉘을 구비한 코어-쉘 입자일 수 있다. In one embodiment, when the magnetic plasmon particle 22 includes a spherical core-shell particle and the shell has a structure substantially surrounding the entire surface of the core, the value of Equation 1 is about 0 to about 3.0 , for example from about 0 to about 2.5, such as from about 0 to about 1.5, such as from about 0 to about 1.0. At this time, for example, the magnetic plasmon particles 22 may include a core including a metal component; and a core-shell particle having a shell including a magnetic component.
상기 자성 플라즈몬 입자(22)가 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 magnetic plasmon particle 22 includes a spherical core-shell particle, the shell has a structure substantially surrounding the entire surface of the core, and C is any value greater than 0 (zero), the above formula a value of 1 from about 0.01 to about 3.5, such as from about 0.01 to about 3.0, such as from about 0.01 to about 2.5, such as from about 0.01 to about 1.5, such as from about 0.01 to about 1.0 can
상기 자성 플라즈몬 입자(22)가 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 magnetic plasmon particle 22 includes a spherical core-shell particle, the shell has a structure substantially surrounding the entire surface of the core, and the 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 Formula 1 may be from about 0.01 to about 1.0, for example, from about 0.01 to about 0.80, for example, from about 0.01 to about 0.50 days can
다른 구현예에서, 상기 자성 플라즈몬 입자(22)가 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 자성 플라즈몬 입자(22)는 자성 성분을 포함하는 코어; 및 금속 성분을 포함하는 쉘을 구비한 코어-쉘 입자일 수 있다.In another embodiment, when the magnetic plasmonic particle 22 includes a spherical core-shell particle, and the shell has a half-shell structure substantially surrounding a portion of the surface of the core, the value of Equation 1 is about 0 to about 19.00, for example about 0 to about 18.00, for example about 0 to about 17.00. At this time, for example, the magnetic plasmon particles 22 may include a core including a magnetic component; and a core-shell particle having a shell including a metal component.
상기 자성 플라즈몬 입자(22)가 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. The magnetic plasmon particles 22 include spherical core-shell particles, the shell has a half-shell structure substantially surrounding a part of the surface of the core, and the C is any value greater than 0 (zero). In this case, the value of Formula 1 may 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 may be about 17.00.
상기 자성 플라즈몬 입자(22)가 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 magnetic plasmon particle 22 includes a spherical core-shell particle, the shell has a half-shell structure substantially surrounding a part of the surface of the core, and the C is any value greater than 0 (zero). And, when B is any one value in the range of 50 to 200, the value of Formula 1 may be from about 1.00 to about 17.00, for example, from about 1.00 to 15.00, for example, from about 1.00 to may be 14.00.
또 다른 구현예에서, 상기 자성 플라즈몬 입자(22)가 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 자성 플라즈몬 입자(22)는 금속 성분을 포함하는 코어; 및 자성 성분을 포함하는 쉘을 구비한 코어-쉘 입자일 수 있다. In another embodiment, when the magnetic plasmon particles 22 include rod-shaped core-shell particles, and the shell has a structure substantially surrounding the entire surface of the core, the value of Equation 1 is about 0 to about 3.0. At this time, for example, the magnetic plasmon particles 22 may include a core including a metal component; and a core-shell particle having a shell including a magnetic component.
상기 자성 플라즈몬 입자(22)가 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 magnetic plasmon particles 22 include rod-shaped core-shell particles, the shell substantially surrounds the entire surface of the core, and the C is any one value greater than 0 (zero), the The value of formula 1 is from about 0.1 to about 3.5, such as from about 0.1 to about 3.0, such as from about 0.2 to about 3.5, such as from about 0.2 to about 3.5, such as from about 0.3 to about 3.5 , for example, from about 0.3 to about 3.0.
상기 자성 플라즈몬 입자(22)가 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 magnetic plasmon particles 22 include rod-shaped core-shell particles, the shell has a structure substantially surrounding the entire surface of the core, and the C is any value greater than 0 (zero), and the When B is any value in the range of 75 to 200, the value of Formula 1 may be from about 0.1 to about 3.0, for example, from about 0.1 to about 2.0, for example, from about 0.1 to about 1.8.
전술한 바와 같이, 상기 카이랄 나노 구조체는 상기 자성 플라즈몬 입자(22) 배열 구조체의 구조적 특징에 의해 도출되는 카이랄성을 띠며, 상기 카이랄성은 나선형 자기장 인가에 의해 부여된 것일 수 있다. 또한, 상기 카이랄 나노 구조체는 나선형 자기장 인가에 의하여 기존의 카이랄성이 다른 카이랄성으로 변조 가능한 특징을 나타낼 수 있다. 상기 카이랄 나노 구조체의 이러한 구조적 카이랄성 및 실시간 자기 조립성은 이를 응용할 수 있는 기술 분야를 현저히 확장시키는 이점을 갖는다. As described above, the chiral nanostructure has chirality derived by the structural characteristics of the magnetic plasmon particle 22 array structure, and the chiral nature may be imparted by application of a helical magnetic field. In addition, the chiral nanostructure may exhibit a feature that can be modulated with chiral properties different from the existing chiral properties by applying a helical magnetic field. Such structural chirality and real-time self-assembly of the chiral nanostructure has the advantage of significantly expanding the field of technology to which it can be applied.
이하, 상기 카이랄 나노 구조체의 제조방법을 상술하기로 한다. Hereinafter, a method for manufacturing the chiral nanostructure will be described in detail.
상기 카이랄 나노 구조체는 자기장 형성 단계; 적어도 2 이상의 자성 플라즈몬 입자를 자기장 내에 배치하는 입자 배치 단계; 및 상기 자기장의 자속 밀도, 자화 방향 및 공간적 범위 중 적어도 하나를 조절하는 자기장 조절 단계를 포함하고, 상기 자기장 조절 단계에서 상기 자기장 내에 배치된 상기 자성 플라즈몬 입자의 배열이 상기 자기장의 구조에 상응하도록 정렬되어 전체 구조가 카이랄성(Chirality)을 띠는 나노 구조체로 형성되는 방법에 의하여 제조될 수 있다. The chiral nanostructure may be formed by forming a magnetic field; A particle disposing step of disposing at least two or more magnetic plasmonic particles in a magnetic field; and a magnetic field adjusting step of adjusting at least one of a magnetic flux density, a magnetization direction, and a spatial range of the magnetic field, wherein, in the magnetic field adjusting step, an arrangement of the magnetic plasmon particles disposed in the magnetic field is arranged to correspond to the structure of the magnetic field It can be manufactured by a method in which the entire structure is formed into a nanostructure having chirality.
상기 자기장 형성 단계에서, 상기 자기장은 최종적으로 상기 나노 구조체에 카이랄성을 부여할 수 있는 구조를 갖는 자기장이면 특별히 제한되지 않으나, 예를 들어, 나선형 구조의 자기장일 수 있다. 상기 자기장이 나선형 자기장인 경우, 나선형이라는 구조에서 기인한 카이랄성을 갖게 된다. 이때, 상기 자기장으로부터 유도되는 구조적 카이랄성이 상기 자성 플라즈몬 입자에 전가될 수 있고, 이로써 상기 자성 플라즈몬 입자의 정렬 구조가 나선형 구조에서 기인한 카이랄성을 띠도록 제조될 수 있다.In the magnetic field forming step, the magnetic field is not particularly limited as long as the magnetic field has a structure capable of finally imparting chirality to the nanostructure, but may be, for example, a magnetic field of a spiral structure. When the magnetic field is a helical magnetic field, it has chirality due to a helical structure. In this case, the structural chirality induced from the magnetic field may be transferred to the magnetic plasmon particles, and thus the aligned structure of the magnetic plasmonic particles may be manufactured to have chirality resulting from the helical structure.
도 5는 일 구현예에 따른 상기 카이랄 나노 구조체의 제조방법을 개략적으로 도식화한 모식도이다. 5 is a schematic diagram schematically illustrating a method for manufacturing the chiral nanostructure according to an embodiment.
예를 들어, 상기 자기장 형성 단계에서 상기 자기장은 적어도 2개의 자성체(11, 12)를 상대 회전시켜 나선형 자기장으로 형성될 수 있다. 상기 2개의 자성체(11, 12)는 서로 동일한 자화 방향(y축 방향)으로 마주보도록 배치된 후 각각의 중심을 지나는 축(y축)을 회전축으로 하여 서로 반대 방향으로 회전되어, 나선형 자기장(13)을 형성할 수 있다. For example, in the magnetic field forming step, the magnetic field may be formed into a spiral magnetic field by relatively rotating the at least two
도 6은 상기 두 자성체(11, 12)를 각각 회전시키되 서로 반대 방향으로 회전시킨 경우를 y축 방향에서 도시한 개략적인 투시도이다. 도 6을 참조할 때, 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. 상기 θ1 및 θ2를 조절함으로써 상기 나선형 자기장의 구조가 결정될 수 있다. 6 is a schematic perspective view showing the case in which the two
일 구현예에서, 두 자성체(11, 12)는 상기 θ1 및 θ2의 절대값의 크기가 동일하도록 회전시킬 수 있다. 또한, 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 자기장(13)의 카이랄성의 크기는 sin(2θ)의 크기에 비례한다. In one embodiment, the two
일 구현예에서, 상기 두 자성체(11, 12)는 각각 독립적으로 네오디뮴(neodymium) 자석, 페라이트(ferrite) 자석, 또는 전자석을 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 자성체의 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 two
일 구현예에서, 상기 두 자성체(11, 12)의 중심을 연결하는 직선 거리로 정의되는 자성체 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 magnetic material separation distance defined as a straight line distance connecting the centers of the two
상기 나노 구조체의 제조방법은 적어도 2 이상의 자성 플라즈몬 입자를 자기장 내에 배치하는 입자 배치 단계를 포함한다. 도 7은 상기 입자 배치 단계(20)에 관하여 개략적으로 도시한 것이다. The method of manufacturing the nanostructure includes a particle arrangement step of disposing at least two or more magnetic plasmon particles in a magnetic field. 7 schematically illustrates the
상기 입자 배치 단계(20)는 상기 자기장 형성 단계에서 생성된 자기장 내에 카이랄성을 부여하기 위한 대상 입자를 배치하는 단계이다. 상기 입자 배치 단계는 상기 자기장 형성 단계 이전에 수행될 수도 있고, 상기 자기장 형성 단계 이후에 수행될 수도 있다. 즉, 상기 나노 입자는 상기 자기장이 형성되기 전에 미리 자기장이 형성될 영역 내에 배치될 수도 있고, 상기 자기장이 형성된 후에 자기장이 형성된 영역 내에 배치될 수도 있다. The
상기 나노 입자에 관한 사항은 모두 상기 카이랄 나노 구조체에 관하여 전술한 바와 동일하다. All matters regarding the nanoparticles are the same as those described above with respect to the chiral nanostructure.
도 7은, 예시적으로, 상기 자기장 형성 단계 이전에 입자가 배치된 경우를 도시한 것이다. 도 7을 참조할 때, 상기 입자 배치 단계(20)에서, 상기 나노 입자는 용매 또는 분산매 내에 분산된 상태로 상기 자기장 내에 배치될 수 있다. 구체적으로, 적어도 2 이상의 상기 나노 입자를 포함하는 콜로이드 용액(21)을 제조한 후, 상기 콜로이드 용액(21)을 상기 자기장 내에 배치하는 방법으로 수행될 수 있다. 7 illustrates, by way of example, a case in which particles are disposed before the magnetic field forming step. Referring to FIG. 7 , in the
상기 콜로이드 용액(21) 중의 상기 나노 입자의 농도는 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 나노 입자를 전술한 농도 범위로 분산시켜 상기 제조방법에 적용함으로써 상기 나노 입자가 응집되지 않고 카이랄성을 띠는 정렬 구조로 배열되기에 유리할 수 있으며, 적어도 2 이상의 상기 나노 입자로 이루어진 3차원의 카이랄 나노 구조체가 정교하게 형성될 수 있다. The concentration of the nanoparticles in the
상기 용매 또는 분산매는 증류수, 탈이온수, 알코올, 유기 용매, 고분자 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 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 solvent or dispersion medium may include one selected from the group consisting of distilled water, deionized water, alcohol, organic solvents, polymers, and combinations thereof, but is not limited thereto. 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.
상기 카이랄 나노 구조체의 제조방법은 상기 자기장의 자속 밀도, 자화 방향 및 공간적 범위 중 적어도 하나를 조절하는 자기장 조절 단계를 포함한다. 상기 자기장 조절 단계는 상기 자기장 형성 단계에서 형성된 자기장을 변화시켜 상기 자기장 내에 배치된 나노 입자에 목적 수준의 카이랄성(Chirality)을 부여하는 단계이다. 상기 자기장 조절 단계는 상기 자기장 형성 단계와 동시에 수행될 수도 있고, 소정의 시간차를 두고 수행될 수도 있다. 즉, 상기 자기장 형성 단계에서 자기장의 형성과 동시에 이의 자속 밀도, 자화 방향 및 공간적 범위 중 적어도 하나를 조절하여 목적하는 구조의 자기장을 형성할 수도 있고; 혹은 상기 자기장 형성 단계에서 최초로 형성된 자기장에 대하여 추후 이의 자속 밀도, 자화 방향 및 공간적 범위 중 적어도 하나를 조절하여 다른 구조의 자기장으로 형성할 수도 있다. 예를 들어, 전자의 경우는 비카이랄성의 나노 입자 분산체에 최초로 카이랄성을 부여하는 경우를 포함할 수 있고, 후자의 경우는 기존의 카이랄성을 갖는 나노 구조체에 다른 카이랄성을 부여하기 위한 경우를 포함할 수 있다. The method of manufacturing the chiral nanostructure includes a magnetic field adjusting step of adjusting at least one of a magnetic flux density, a magnetization direction, and a spatial range of the magnetic field. The magnetic field adjusting step is a step of imparting a desired level of chirality to the nanoparticles disposed in the magnetic field by changing the magnetic field formed in the magnetic field forming step. The magnetic field adjustment step may be performed simultaneously with the magnetic field formation step, or may be performed with a predetermined time difference. That is, in the magnetic field forming step, a magnetic field having a desired structure may be formed by controlling at least one of a magnetic flux density, a magnetization direction, and a spatial range thereof at the same time as the magnetic field is formed; Alternatively, the magnetic field initially formed in the magnetic field formation step may be formed into a magnetic field having a different structure by adjusting at least one of a magnetic flux density, a magnetization direction, and a spatial range thereof later. For example, the former case may include a case in which chirality is first given to a non-chiral nanoparticle dispersion, and in the latter case, a different chirality is imparted to an existing nanostructure having chirality. It may include cases for
상기 자기장 조절 단계에서 상기 자기장 내에 배치된 상기 나노 입자의 배열이 변화하여 그 최종적인 정렬 구조가 상기 자기장의 카이랄성에 상응하도록 조절되어 최종적으로 카이랄성을 띠는 나노 구조체가 형성될 수 있다. 상기 자기장 내에 배치된 상기 나노 입자의 배열이 상기 자기장의 구조에 상응하도록 정렬된다는 것은, 상기 나노 입자의 배열에 의한 정렬 구조가 카이랄성을 띠지 않다가 상기 자기장의 카이랄성이 전가되어 카이랄성을 갖게 되거나, 혹은 기존의 카이랄성과 다른 카이랄성을 갖게 되는 것을 의미한다. In the magnetic field adjustment step, the arrangement of the nanoparticles arranged in the magnetic field is changed so that the final alignment structure thereof is adjusted to correspond to the chirality of the magnetic field, thereby finally forming a nanostructure having chirality. If the arrangement of the nanoparticles disposed in the magnetic field is aligned to correspond to the structure of the magnetic field, the arrangement structure by the arrangement of the nanoparticles does not have chirality, but the chirality of the magnetic field is transferred to chiral It means to have a sex or to have a chirality different from the existing chirality.
상기 자기장 형성 단계에서 형성된 자기장이, 예를 들어, 나선형 자기장인 경우, 거울면 비대칭 구조로부터 유도된 카이랄성을 갖게 된다. 이때 상기 자기장 내에 배치된 적어도 2 이상의 나노 입자들은 상기 자기장에 의한 배열 변화를 통하여 상기 나선형 자기장의 구조적 카이랄성을 전가 받아 실질적으로 동등 수준의 카이랄성을 갖는 정렬 구조를 형성할 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 입자의 정렬 구조의 카이랄성도 변화하게 된다. 예를 들어, 상기 자기장 조절 단계에서 자속 밀도를 증가시키는 경우, 상기 나노 구조체의 원편광 이색성 분광법(Circular Dichroism spectroscopy) 그래프 상의 피크는 단파장 측으로 이동하게 된다.When the magnetic field formed in the magnetic field forming step is, for example, a helical magnetic field, it has chirality induced from a mirror surface asymmetric structure. In this case, at least two or more nanoparticles disposed in the magnetic field may transfer the structural chirality of the spiral magnetic field through an arrangement change by the magnetic field to form an aligned structure having substantially the same level of chirality. 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 aligned structure of the nanoparticles disposed in the magnetic field is also changed will do For example, when the magnetic flux density is increased in the magnetic field adjustment step, a peak on a circular dichroism spectroscopy graph of the nanostructure is moved to a shorter wavelength side.
예를 들어, 상기 자기장 형성 단계에서 상기 자기장은 적어도 2개의 자성체를 상대 회전시켜 형성된 나선형 자기장일 수 있고, 상기 자기장 조절 단계에서 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, in the magnetic field forming step, the magnetic field may be a spiral magnetic field formed by relatively rotating at least two magnetic bodies, and the angle at which the at least two magnetic bodies are relatively rotated in the magnetic field adjusting step; 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.
예를 들어, 상기 자기장 형성 단계에서 상기 자기장은 적어도 2개의 자성체를 상대 회전시켜 형성된 나선형 자기장일 수 있고, 상기 자기장 조절 단계에서 상기 적어도 2개의 자성체 사이의 직선 거리를 변화시켜 상기 자기장의 공간적 범위를 조절할 수 있다. For example, in the magnetic field forming step, the magnetic field may be a spiral magnetic field formed by relatively rotating at least two magnetic materials, and in the magnetic field adjusting step, the spatial range of the magnetic field is changed by changing the linear distance between the at least two magnetic materials can be adjusted
예를 들어, 상기 자기장 형성 단계에서 상기 자기장은 적어도 2개의 자성체를 상대 회전시켜 형성된 나선형 자기장일 수 있고, 상기 자기장 조절 단계에서 상기 적어도 2개의 자성체의 자기력; 및 상기 적어도 2개의 자성체 사이의 직선 거리 중 적어도 하나를 변화시켜 상기 자기장의 자속 밀도를 조절할 수 있다.For example, in the magnetic field forming step, the magnetic field may be a spiral magnetic field formed by relatively rotating at least two magnetic materials, and in the magnetic field adjusting step, magnetic force of the at least two magnetic materials; and changing at least one of a linear distance between the at least two magnetic bodies 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 nanostructure satisfying Equation 1 below may be manufactured through the method of manufacturing the chiral nanostructure.
[식 1][Equation 1]
상기 식 1에서, 상기 A는 상기 자성 플라즈몬 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 자성 플라즈몬 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 Equation 1, A is the ratio of the core average particle diameter (nm) to the shell average thickness (nm) of the magnetic plasmon particles; or the ratio of the average core width (nm) to the shell average thickness (nm), B is the concentration (㎍ / mL) value of the magnetic plasmon particles, and C is the helical magnetic field applied to the chiral nanostructure. is the ratio of the relative chirality size when the size value of the chirality (τ) is 1.0 when the rotation angle θ of is 45°, and the P max is the B of the nanostructure satisfying the A and absolute values of the maximum peak values of Circular Dichroism Spectroscopy under condition C.
상기 식 1과 이를 구성하는 각각의 인자에 대한 설명은 상기 카이랄 나노 구조체와 관련하여 전술한 바와 같다. The description of Equation 1 and each factor constituting it is the same as described above in relation to the chiral nanostructure.
이하에서는 본 발명의 구체적인 실시예를 제시한다. 다만, 하기에 기재된 실시예는 본 발명을 구체적으로 예시하거나 설명하기 위한 것에 불과하고, 이로 인해 본 발명의 권리 범위가 제한 해석되지 않으며, 본 발명의 권리 범위는 청구 범위에 의해서 결정되는 것이다. Hereinafter, specific examples of the present invention are presented. However, the examples described below are only for specifically illustrating or explaining the present invention, and thus the scope of the present invention is not limited and interpreted, and the scope of the present invention is determined by the claims.
<제조예><Production 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 acid, 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. 1 mg of the nanoparticles in the form of powder made in the nanoparticle synthesis step and 0.6 mg of citric acid (HOC(COOH)(CH 2 COOH) 2 ) were placed in 1 mL of deionized water, sonicated for 2 hours, and then the nanoparticles were separated 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 acid, 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. 1 mg of the nanoparticles in the form of powder made in the nanoparticle synthesis step and 0.6 mg of citric acid (HOC(COOH)(CH 2 COOH) 2 ) were placed in 1 mL of deionized water, sonicated for 2 hours, and then the nanoparticles were separated 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 acid, 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. 1 mg of the nanoparticles in the form of powder made in the nanoparticle synthesis step and 0.6 mg of citric acid (HOC(COOH)(CH 2 COOH) 2 ) were placed in 1 mL of deionized water, sonicated for 2 hours, and then the nanoparticles were separated 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 acid, 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. 1 mg of the nanoparticles in the form of powder made in the nanoparticle synthesis step and 0.6 mg of citric acid (HOC(COOH)(CH 2 COOH) 2 ) were placed in 1 mL of deionized water, sonicated for 2 hours, and then the nanoparticles were separated 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% 폴리디알릴디메틸암모니아(PDDA, Polydiallyldimethylammonium chloride) 고분자 용액에 담가 양전하를 띄는 폴리비닐알콜(PVA, Polyvinylalcohol) 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 0.2 wt% polydiallyldimethylammonium chloride (PDDA) polymer solution so that the positively charged polyvinyl alcohol (PVA, polyvinylalcohol) 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.
<실시예><Example>
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. 2개의 네오디뮴(neodymium) 자석(50 x 10 x 2 mm, 0.2T)을 준비하고, 도 5에 도시된 바와 같이, 동일한 자화 방향(y축 방향)으로 서로 3cm의 간격으로 대향 배치하였다. 각각의 농도의 상기 비카이랄성 나노 입자 분산체를 도 7에 도시된 바와 같이 상기 2개의 자석 사이의 중앙에 배치하였다. 상기 2개의 자석을 y축을 회전축으로 하여 동일한 각도 크기만큼 회전시키되, 하나의 자석은 시계 방향으로 회전시키고, 다른 하나의 자석은 반시계 방향으로 회전시켰다. 각각의 자석의 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. Two neodymium (neodymium) magnets (50 x 10 x 2 mm, 0.2T) were prepared, and as shown in FIG. 5 , they were disposed to face each other at an interval of 3 cm in the same magnetization direction (y-axis direction). Each concentration of the achiral nanoparticle dispersion was placed in the center between the two magnets as shown in FIG. 7 . The two magnets were rotated by the same angular size using the y-axis as the rotation axis, one magnet was rotated clockwise and the other magnet was rotated counterclockwise. The size of the angle between the long axis of each magnet and the z-axis, that is, the size of the rotation angle θ, was rotated as shown in Table 1 below. Thus, the chiral nanostructure of Example 1 was prepared.
[㎍/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. 2개의 네오디뮴(neodymium) 자석(50 x 10 x 2 mm, 0.2T)을 준비하고, 도 5에 도시된 바와 같이, 동일한 자화 방향(y축 방향)으로 서로 3cm의 간격으로 대향 배치하였다. 각각의 농도의 상기 비카이랄성 나노 입자 분산체를 도 7에 도시된 바와 같이 상기 2개의 자석 사이의 중앙에 배치하였다. 상기 2개의 자석을 y축을 회전축으로 하여 동일한 각도 크기만큼 회전시키되, 하나의 자석은 시계 방향으로 회전시키고, 다른 하나의 자석은 반시계 방향으로 회전시켰다. 각각의 자석의 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. Two neodymium (neodymium) magnets (50 x 10 x 2 mm, 0.2T) were prepared, and as shown in FIG. 5 , they were disposed to face each other at an interval of 3 cm in the same magnetization direction (y-axis direction). Each concentration of the achiral nanoparticle dispersion was placed in the center between the two magnets as shown in FIG. 7 . The two magnets were rotated by the same angular size using the y-axis as the rotation axis, one magnet was rotated clockwise and the other magnet was rotated counterclockwise. The size of the angle between the long axis of each magnet and the z-axis, that is, the size of the rotation angle θ, was rotated as shown in Table 2 below. Thus, the chiral nanostructure of Example 2 was prepared.
[㎍/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. 2개의 네오디뮴(neodymium) 자석(50 x 10 x 2 mm, 0.2T)을 준비하고, 도 5에 도시된 바와 같이, 동일한 자화 방향(y축 방향)으로 서로 3cm의 간격으로 대향 배치하였다. 각각의 농도의 상기 비카이랄성 나노 입자 분산체를 도 7에 도시된 바와 같이 상기 2개의 자석 사이의 중앙에 배치하였다. 상기 2개의 자석을 y축을 회전축으로 하여 동일한 각도 크기만큼 회전시키되, 하나의 자석은 시계 방향으로 회전시키고, 다른 하나의 자석은 반시계 방향으로 회전시켰다. 각각의 자석의 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. Two neodymium (neodymium) magnets (50 x 10 x 2 mm, 0.2T) were prepared, and as shown in FIG. 5 , they were disposed to face each other at an interval of 3 cm in the same magnetization direction (y-axis direction). Each concentration of the achiral nanoparticle dispersion was placed in the center between the two magnets as shown in FIG. 7 . The two magnets were rotated by the same angular size using the y-axis as the rotation axis, one magnet was rotated clockwise and the other magnet was rotated counterclockwise. The size of the angle between the long axis of each magnet and the z-axis, that is, the size of the rotation angle θ, was rotated as shown in Table 3 below. Thus, the chiral nanostructure of Example 3 was prepared.
[㎍/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. 2개의 네오디뮴(neodymium) 자석(50 x 10 x 2 mm, 0.2T)을 준비하고, 도 5에 도시된 바와 같이, 동일한 자화 방향(y축 방향)으로 서로 3cm의 간격으로 대향 배치하였다. 각각의 농도의 상기 비카이랄성 나노 입자 분산체를 도 7에 도시된 바와 같이 상기 2개의 자석 사이의 중앙에 배치하였다. 상기 2개의 자석을 y축을 회전축으로 하여 동일한 각도 크기만큼 회전시키되, 하나의 자석은 시계 방향으로 회전시키고, 다른 하나의 자석은 반시계 방향으로 회전시켰다. 각각의 자석의 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. Two neodymium (neodymium) magnets (50 x 10 x 2 mm, 0.2T) were prepared, and as shown in FIG. 5 , they were disposed to face each other at an interval of 3 cm in the same magnetization direction (y-axis direction). Each concentration of the achiral nanoparticle dispersion was placed in the center between the two magnets as shown in FIG. 7 . The two magnets were rotated by the same angular size using the y-axis as the rotation axis, one magnet was rotated clockwise and the other magnet was rotated counterclockwise. The size of the angle between the long axis of each magnet and the z-axis, that is, the size of the rotation angle θ, was rotated as shown in Table 4 below. Thus, the chiral nanostructure of Example 4 was prepared.
[㎍/mL]Concentration (B)
[μg/mL]
[°]θ
[°]
(|sin2θ|)
[θ=degree]τ Relative Ratio (C)
(|sin2θ|)
[θ=degree]
(A=204.6/22.8)(A*B*C)/Pmax
(A=204.6/22.8)
<측정예><Example of measurement>
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 2개의 자석의 회전각(θ)의 크기(°)와 이의 상기 2개의 자석의 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 relative ratio of the magnitude (°) of the rotation angle (θ) of the two magnets and the chirality (τ) of the helical magnetic field generated by the rotation of the two magnets is sin( 2θ) was calculated and described in Tables 1 to 4, respectively.
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 Equation 1 from 0 to 20. , through this, it was confirmed that the chirality corresponding to each helical magnetic field generated according to the rotation angle of the magnetic material was immediately and quickly displayed.
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 Equation 1 satisfies about 0.01 to about 1.0.
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 Equation 1 is about 0.3 to It was confirmed that about 3.0 was satisfied.
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 Formula 1 satisfies about 0.01 to about 20.
이와 같이, 상기 카이랄 나노 구조체는 나노 입자 배열 구조체의 구조적 특징에 의해 도출되는 카이랄성을 띠며, 상기 카이랄성은 나선형 자기장 인가라는 상대적으로 단순한 기술적 수단에 의해 실시간으로 부여 및 변조되는 것을 확인할 수 있었다. 상기 카이랄 나노 구조체의 이러한 구조적 카이랄성 및 실시간 자기 조립성은 이를 응용할 수 있는 기술 분야에 있어서 광범위한 활용성을 확보하는 이점을 가질 수 있다.As such, it can be confirmed that the chiral nanostructure has chirality derived by the structural characteristics of the nanoparticle array structure, and that the chirality is imparted and modulated in real time by a relatively simple technical means of applying a spiral magnetic field. there was. Such structural chirality and real-time self-assembly of the chiral nanostructure may have the advantage of securing wide applicability in a technical field to which the chiral nanostructure can be applied.
200: 카이랄 나노 구조체
22: 나노입자
210: 나노 입자 배열 구조체
201: 제1 구조체
202: 제2 구조체
14: 코어
15: 쉘
11: 자성체
12: 자성체
13: 나선형 자기장
L1, L2: 자성체의 장축
21: 콜로이드 용액200: chiral nano structure
22: nanoparticles
210: nano particle array structure
201: first structure
202: second structure
14: core
15: shell
11: magnetic body
12: magnetic material
13: spiral magnetic field
L1, L2: Long axis of magnetic material
21: colloidal solution
Claims (11)
상기 입자 배열 구조체는 적어도 하나의 자성 플라즈몬(magnetoplasmonic)입자를 포함하고,
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 포함하고,
상기 코어-쉘 입자는 상기 코어 및 상기 쉘 중 어느 하나가 자성 성분을 포함하고, 다른 하나가 금속 성분을 포함하고,
전체 구조가 카이랄성(Chiarality)을 띠며,
상기 카이랄성이 나선형 자기장 인가에 의해 가변적이고,
상기 나선형 자기장의 인가 시점(T1)으로부터 이에 상응하는 카이랄성을 나타내도록 구조적 변화가 완료되는 시점(T2)까지의 시간(T2-T1)이 0.01ms 내지 20ms인,
카이랄 나노 구조체.Containing two or more particle array structures,
The particle array structure includes at least one magnetic plasmonic particle,
The magnetic plasmon particles, the core (Core); and a shell (Shell) surrounding at least a portion of the surface of the core and including a component different from the component of the core; having a core-shell particle,
In the core-shell particle, one of the core and the shell includes a magnetic component, and the other includes a metal component,
The whole structure has chirality,
The chirality is variable by applying a helical magnetic field,
The time (T2-T1) from the application time (T1) of the helical magnetic field to the time point (T2) at which the structural change is completed to show chirality corresponding thereto is 0.01 ms to 20 ms,
Chiral nanostructures.
상기 자성 플라즈몬 입자는 자기장 인가에 의한 배열 가변성을 갖는,
카이랄 나노 구조체. According to claim 1,
The magnetic plasmon particles have an arrangement variability by the application of a magnetic field,
Chiral nanostructures.
상기 코어-쉘 입자는 구형 코어-쉘 입자 또는 막대형 코어-쉘 입자를 포함하는,
카이랄 나노 구조체.According to claim 1,
The core-shell particles include spherical core-shell particles or rod-shaped core-shell particles,
Chiral nanostructures.
상기 구형 코어-쉘 입자는,
상기 코어의 직경이 0.01nm 내지 300nm이고,
상기 쉘의 두께가 1nm 내지 150nm이며,
상기 코어의 장경(L) 및 단경(S)의 비(L/S)로 정의되는 종횡비(Aspect ratio)가 1.00 내지 2.00인,
카이랄 나노 구조체.4. The method of claim 3,
The spherical core-shell particles are
The diameter of the core is 0.01 nm to 300 nm,
The thickness of the shell is 1 nm to 150 nm,
The aspect ratio (Aspect ratio) defined as the ratio (L / S) of the major axis (L) and the minor axis (S) of the core is 1.00 to 2.00,
Chiral nanostructures.
상기 막대형 코어-쉘 입자는,
상기 코어의 폭이 0.01nm 내지 100nm이고,
상기 쉘의 두께가 1nm 내지 150nm이며,
상기 코어의 길이(L) 및 폭(W)의 비(L/W)로 정의되는 종횡비(Aspect ratio)가 2.00 초과, 40.00 이하인,
카이랄 나노 구조체.4. The method of claim 3,
The rod-shaped core-shell particles,
The width of the core is 0.01 nm to 100 nm,
The thickness of the shell is 1 nm to 150 nm,
An aspect ratio defined as a ratio (L/W) of the length (L) and width (W) of the core is greater than 2.00 and less than or equal to 40.00,
Chiral nanostructures.
상기 자성 성분은, 산화철(Fe3O4), 산화니켈(NiO), 산화코발트(Co3O4), 철(Fe), 니켈(Ni), 코발트(Co) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함하는,
카이랄 나노 구조체.According to claim 1,
The magnetic component is 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. comprising a selected one;
Chiral nanostructures.
상기 금속 성분은, 은(Ag), 금(Au), 백금(Pt), 구리(Cu), 팔라듐(Pd), 이리듐(iridium), 오스뮴(osmium), 로듐(rhodium), 루테늄(ruthenium), 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 포함하는,
카이랄 나노 구조체.According to claim 1,
The metal component is silver (Ag), gold (Au), platinum (Pt), copper (Cu), palladium (Pd), iridium (iridium), osmium (osmium), rhodium (rhodium), ruthenium (ruthenium), Nickel (Ni), cobalt (Co), iron (Fe), manganese (Mn), chromium (Cr), vanadium (V), titanium (Ti), aluminum (Al), zinc (Zn), cadmium (Cd) and comprising one selected from the group consisting of combinations thereof,
Chiral nanostructures.
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