KR20100022323A - 자기 조립 이중블록 공중합체를 이용한 금/산화티탄 복합나노구조체의 제조방법 및 이에 따라 제조된 2차원 배열된 금/산화티탄 나노점 및 나노선 - Google Patents

자기 조립 이중블록 공중합체를 이용한 금/산화티탄 복합나노구조체의 제조방법 및 이에 따라 제조된 2차원 배열된 금/산화티탄 나노점 및 나노선 Download PDF

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Abstract

본 발명은 자기 조립 이중블록 공중합체를 이용한 금/산화티탄 복합나노구조체의 제조방법 및 이에 따라 제조된 2차원 배열된 금/산화티탄 나노점 및 나노선에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 자기 조립 이중블록 공중합체, 금 나노입자 및 산화티탄 전구체 용액의 혼합비율을 조절함으로써 규칙적으로 2차원 배열된 금/산화티탄 나노점 및 불규칙한 나노선을 제조하여 종래 복잡한 공정을 거치지 않고도, 금/산화티탄 복합나노소재를 배열할 수 있어 금 나노입자/산화티탄 복합나노소재를 요구하는 산업분야에 유용하게 사용될 수 있다.
금/산화티탄, 나노입자, 하이브리드, 나노점, 나노선, 자기 조립 기술, 블록공중합체, 2차원 배열

Description

자기 조립 이중블록 공중합체를 이용한 금/산화티탄 복합나노구조체의 제조방법 및 이에 따라 제조된 2차원 배열된 금/산화티탄 나노점 및 나노선{The preparation method of Au/titania hybrid nanostructures using self-assembled diblock copolymer and 2D arrays of Au/titania nanodot/nanowire}
본 발명은 자기 조립 이중블록 공중합체를 이용한 금/산화티탄 복합나노구조체의 제조방법 및 이에 따라 제조된 2차원 배열된 금/산화티탄 나노점 및 나노선에 관한 것이다.
자기 조립 기술은 최근 의료용, 전자/정보, 광학, 센서 등 나노크기의 디바이스 제작을 위한 도구로서 각광을 받고 있다. 예를 들어 단분산 나노입자의 2 차원 또는 3차원적 조립체는 기능성 코팅제, 무 염료 도료 등에 활용되며, 배열된 마이크로 또는 나노 기공성 물질들의 성장을 위한 템플레이트, 광 분할, 광학필터, 광 결정 등 의광학 소재 및 소자 응용에 활용되어 왔다.
블록 공중합체는 두 개 또는 그 이상의 고분자 사슬이 공유결합으로 연결된 형태로 두 블록 간의 공유결합 연결점의 제약으로 인해 각 블록을 각각의 도메인으로 상분리시키는 경향을 띠게 된다. 상기와 같은 블록 공중합체는 자발적인 상분리에 의하여 10 nm에서 100 nm정도의 크기를 갖는 주기적인 나노구조를 형성할 수 있고, 이러한 나노구조의 형태와 크기는 블록 공중합체의 분자량, 각 블록의 부피비, 각 블록간의 Flory-Huggins 상호작용계수 등에 의하여 결정되며, 나아가 한 블록에만 선택적인 용매에 용해시키면 자발적으로 나노미터의 크기를 갖는 구형, 원통형 등의 미셀을 형성할 수 있다.
상기와 같은 블록 공중합체의 자기 조립 특성을 이용하면 블록 공중합체의 나노구조 내에서 입자의 크기는 별도의 처리가 없어도 나노미터 크기로 제한될 수 있으며, 그 입자의 배열 또한 나노구조에 크기와 간격에 의하여 제한되어 입자의 크기와 배열을 조절가능하다.
산화티탄은 루타일(rutile), 아나타제(anatase), 브루카이트(brookite) 등 3개의 결정구조를 갖는데, 이중 루타일은 굴절율, 경도, 유전율이 좋아 주로 산업용, 페인트의 백색안료, 화장품, 식용 첨가제로 사용되고, 아나타제는 저온에서 안정성이 우수하며 광촉매로 널리 사용되며, 브루카이트는 자연 광물에서만 발견된다. 산화티탄은 인체에 무해하여 현재 페인트, 인쇄잉크, 프라스틱, 종이, 합성섬유, 고무, 콘덴서, 크레용, 전기전자 소자 등에 넓게 이용되고 있다.
한편 금속/반도체 이종 성분으로 구성된 복합소재는 뛰어난 물리적 특성으로 인해 최근 관심이 급증하고 있으며, 특히 산화티탄에 금이 도입된 하이브리드 금/산화티탄은 금 성분이 갖는 표면플라즈몬 성질의 유도 효과에 기인하여 단성분 산화티탄이 갖지 못하는 향상된 성질을 발현하는 것으로 알려지고 있으며 다색성 발광소재, 광촉매, 센서 등에 광범위하게 이용될 수 있다.
상기 금/산화티탄의 제조방법은 이온 주입법, 스퍼터링, 졸-겔 공정, 광환원반응법 등이 있는데, 대부분 고가의 장비가 필요하거나 복잡한 다단계 공정을 채택하고 있으므로 경제성 측면에서 유리하지 못하다. 또한 다성분계 입자를 제조할 경우 입자 내에서 성분의 균일도가 떨어지며, 입자의 형태에 있어서 조절이 어렵다는 단점이 있다.
한편, 액상법인 졸-겔법은 분자수준에서 원료의 혼합 및 제조가 가능하여, 제조된 입자의 균일성을 증가시킬 수 있으며, 넓은 표면적의 입자를 제조할 수 있고, 소결 온도를 낮출 수 있다는 장점 때문에 다성분계 복합물의 제조에 많이 이용되어 왔다. 특히, 고순도 알콕사이드의 가수분해를 이용한 졸-겔법은 넓은 응용 범위를 가지며, 최종생산물의 형태를 분말, 모노리스 그리고 섬유형태 등의 다양한 형태로 제조가능하다는 장점이 있다.
이에 본 발명자들은 자기 조립 이중블록공중합체와 졸-겔 공정을 이용하여 금/산화티탄 복합나노구조체를 제조하였다. 특히 이중블록공중합체/산화티탄 전구 체 용액에 금 나노입자를 여러 가지 혼합비율로 첨가하여 나노점 또는 나노선 형태의 다른 2차원 배열 형태를 가지는 구조체의 제조방법을 알아내어 본 발명을 완성하였다.
본 발명은 자기 조립 이중블록 공중합체를 이용한 금/산화티탄 복합나노구조체의 제조방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 상기의 방법으로 제조된 2차원 배열된 금/산화티탄 나노점 및 나노선을 제공하는데 있다.
본 발명은 자기 조립 이중블록 공중합체를 이용한 금/산화티탄 복합나노구조체의 제조방법을 제공한다.
본 발명은 이에 따라 제조된 2차원 배열된 금/산화티탄 나노점 및 나노선을 제공한다.
본 발명에 따르면, 자기 조립 이중블록 공중합체, 금 나노입자 및 산화티탄 전구체 용액의 혼합비율을 조절함으로써 규칙적으로 2차원 배열된 금/산화티탄 나노점 및 불규칙한 나노선을 제조하여 종래 복잡한 공정을 거치지 않고도, 금/산화티탄 복합나노소재를 배열할 수 있어 금 나노입자/산화티탄 복합나노소재를 요구하는 산업분야에 유용하게 사용될 수 있다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
자기 조립 공중합체를 용매에 용해시켜 미셀 용액을 제조하는 단계(단계 1); 금 나노입자를 용매에 용해시켜 콜로이드 용액을 제조하는 단계(단계 2); 산화티탄 졸-겔 전구체 용액을 제조하는 단계(단계 3); 상기 단계 1에서 제조된 미셀 용액과 상기 단계 2에서 제조된 콜로이드 용액 및 상기 단계 3에서 제조된 졸-겔 전구체 용액을 일정 비율로 혼합한 후 기판에 스핀코팅하여 금 나노입자/산화티탄/자기 조립 공중합체 박막을 제조하는 단계(단계 4); 및 상기 단계 4에서 제조된 박막에 자외선을 조사하여 자기 조립 공중합체를 제거하는 단계(단계 5)를 포함하는 2차원으로 배열된 금/산화티탄 복합나노구조체의 제조방법을 제공한다.
이하, 본 발명을 단계별로 상세히 설명한다.
먼저, 본 발명에 따른 상기 단계 1은 자기 조립 공중합체를 용매에 용해시켜 미셀 용액을 제조하는 단계이다.
상기 자기 조립 공중합체는 이중블록 공중합체로서 한쪽 블록에만 선택적인 용매에 용해시키면 용액 내에서 일정 형태의 미셀을 형성할 수 있다. 이때, 본 발명에 따르는 자기 조립 공중합체는 폴리(스티렌-블록-에틸렌 옥시드) (Poly(styrene-b-ethylene oxide, PS-b-PEO)가 바람직하며, 용매는 상기 공중합체 중 스티렌 블록에 선택적인 톨루엔, 클로로포름, 디메틸포름아마이드(DMF, dimethylformamide) 또는 벤젠 등을 사용하여 미셀 용액을 제조하는 것이 바람직하나 이에 제한되지 않는다.
나아가, 상기 단계 1의 미셀 용액은 상기 자기 조립 공중합체를 0.1 ~ 1 중량%으로 함유할 수 있다. 상기 자기 조립 공중합체가 0.1 중량% 미만이면 산화티탄 나노입자가 배열되지 않아 복합나노구조체가 형성되지 않는 문제가 있고, 1.0 중량%를 초과하면 후속 공정인 스핀 코팅에 의한 박막 형성 과정에서 단분자 미셀 배열을 얻기 불가능하다는 문제가 있다.
다음으로, 본 발명에 따른 상기 단계 2는 금 나노입자를 용매에 용해시켜 콜로이드 용액을 제조하는 단계이다.
상기 단계 2의 금 나노입자는 금사염소수화물(gold tetrachloro hydrate, HAuCl46H2O), 리튬금사염소화합물(lithium gold tetrachloro hydrate, LiAuCl4), 또는 친수성 리간드로 개질된 금 나노입자 등을 전구체로 사용할 수 있으며, 상기 용매로는 물, 테트라하이드로퓨란(THF,Tetrahydrofuran) 또는 클로로포름 등을 사용할 수 있다. 상기와 같이 용해된 금 나노입자의 표면은 4-머캡토페놀(4-mercaptophenol)로 처리되어 수산기를 갖는 친수성 금 나노입자로 제조될 수 있으며, 상기 금 나노입자는 친수성부분인 폴리에틸렌옥사이드 부분에 선택적으로 결합 할 수 있다.
이때, 상기 콜로이드 용액은 용매에 대하여 금 나노입자 전구체를 0.1 ~ 1 중량%의 농도로 용해시킬 수 있다. 상기 농도가 0.1 중량% 미만이면 금 나노입자 클러스터가 얻어지지 않는 문제가 있고, 상기 농도가 1 중량% 초과하면 블록공중합체와의 혼합과정에서 용해되지 않고 석출되는 문제가 있다.
본 발명에 따른 상기 단계 3은 산화티탄 졸-겔 전구체 용액을 제조하는 단계이다. 상기 졸-겔 전구체 용액은 용매에 산화티탄 전구체를 용해시킨 후, 강산을 첨가하여 희석 및 교반시켜 제조될 수 있다. 상기 산화티탄 전구체는 티타늄 테트라-이소프로폭사이드(titanium tetra-isopropoxide, TTIP), 티타늄 테트라부톡사이드(titanium tetrabutoxide) 등의 티타늄 알콕사이드(titanium alkoxide)를 사용할 수 있으며, 상기 용매로는 에탄올 또는 이소프로판올 등을 사용할 수 있다.
상기 강산은 상기 단계 1의 공중합체 중 폴리에틸렌옥사이드 블록 부분을 개방 또는 함몰시켜주고, 동시에 산화티탄 전구체를 가수분해시켜 개방 또는 함몰된 폴리에틸렌옥사이드 부분에 조밀한 산화티탄 나노구조체가 형성될 수 있도록 한다. 이때, 강산은 진한 염산이 바람직하나 이에 제한되지는 않는다.
본 발명에 따른 상기 단계 4는 상기 단계 1에서 제조된 미셀용액과 상기 단계 2에서 제조된 콜로이드 용액 및 상기 단계 3에서 제조된 졸-겔 전구체 용액을 일정 혼합비율로 혼합한 후, 기판에 스핀 코팅하여 금 나노입자/산화티탄/자기 조 립 공중합체 박막을 제조하는 단계이다.
상기 단계 4의 혼합은 상기 단계 1의 미셀용액 내 폴리에틸렌옥사이드에 대하여 상기 단계 2의 콜로이드 용액 내 금 나노입자가 몰비(Au/EO)로 0.1 ~ 0.5가 되도록 혼합하는 것이 바람직하다.
상기 단계 1의 미셀용액 내 폴리에틸렌옥사이드에 대하여 상기 단계 2의 콜로이드 용액 내 금 나노입자가 몰비가 0.1 미만이면 각 미셀에 금 나노입자의 분산이 균일하지 않게 되는 문제가 있고, 0.5를 초과하면 미셀에 포함되지 않고 금 나노입자끼리 결합하여 덩어리를 형성하는 문제가 있다.
상기 단계 4의 혼합은 상기 단계 1의 미셀 용액에 대하여 상기 단계 3의 졸-겔 전구체 용액을 중량비로 3 % ~ 50 %가 되도록 혼합하는 것이 바람직하다.
상기 미셀 용액에 대한 산화티탄 졸-겔 전구체 용액의 비율이 증가함에 따라 2차원으로 배열되는 금/산화티탄의 복합나노구조체가 표면에 하여 함몰 또는 돌출되어 형성될 수 있으며, 상기 혼합비율이 중량비로 3 ~ 50 %을 벗어나면 금/산화티탄 복합나노구조체가 규칙적인 2차원 배열 형태로 얻어지지 않거나, 금/산화티탄 복합전구체가 자기 조립 공중합체 템플레이트를 벗어나 이웃하는 복합전구체와 응집하여 덩어리를 형성하는 문제가 있다.
또한, 본 발명은 상기 방법으로 제조되는 2차원으로 배열된 금/산화티탄 나노점 및 나노선을 제공한다.
본 발명에 따라 제조된 2차원으로 배열된 금/산화티탄 나노점 및 나노선은 상기 미셀 용액, 콜로이드 용액 및 산화티탄 졸-겔 전구체 용액의 비율을 조절하여 나노점 또는 나노선을 형성시킬 수 있어 종래 나노점 및 나노선을 형성하기 위한 공정보다 간소화된 방법으로 제조할 수 있다.
이하, 본 발명을 실시예에 의해 더욱 상세히 설명한다. 단, 하기의 실시예는 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기의 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다.
<실시예 1> 금/산화티탄 복합나노구조체의 제조 1
단계 1. 자기 조립 공중합체를 포함하는 미셀 용액 제조
폴리(스티렌-블록-에틸렌옥시드)(poly(styrene-block-ethylene oxide), PS-b-PEO)(Mn, ps = 19 000 g/mol, Mn , peo = 6 400 g/mol)을 톨루엔에 1.0 중량%의 농도로 용해시켜 미셀 용액을 제조하였다.
단계 2. 금 나노입자 전구체를 포함하는 콜로이드 용액의 제조
금 나노입자 전구체는 금사염소수화물(HAuCl4·6H2O)을 이소프로판올(isopropanol)에 1.0 중량% 농도로 용해시켜 콜로이드 용액을 제조하였다.
단계 3. 산화티탄 졸-겔 전구체 용액의 제조
티타늄 테트라-이소프로폭사이드(titanium tetra-isopropoxide, Aldrich) 0.37 g을 용해시킨 이소프로판올 2.5 ㎖에 진한 염산(37 %) 0.12 g을 첨가하고 톨루엔 2.3 ㎖으로 희석시켜 졸-겔 전구체 용액을 제조하였다.
단계 4. 금 나노입자/산화티탄/자기 조립 공중합체 박막의 제조
상기 단계 1의 미셀 용액에 대하여 상기 단계 2의 금 나노입자 전구체 용액을 상기 미셀 용액이 포함하는 폴리에틸렌옥사이드 블락에 대하여 금 나노입자 전구체의 몰비가 0.2가 되도록 혼합하였다. 상기 단계 1의 미셀 용액에 대하여 단계 3의 산화티탄 졸-겔 전구체 용액을 3.5 중량% 비율로 혼합하였다. 상기 미셀 용액, 금 나노입자 용액 및 졸-겔 전구체 용액의 혼합 용액을 30분 동안 교반시킨 후, 실리콘 기판에 적하시키고 2000 rpm으로 60초 동안 스핀코팅하여 금 나노입자/산화티탄/자기 조립 공중합체 박막을 제조하였다.
단계 5. 자외선 조사를 통한 자기 조립 공중합체의 제거
254 nm의 파장을 갖는 자외선을 25 J/cm2 정도의 에너지 강도 조건하에서 약 12시간 동안 상기 단계 4의 박막에 조사하여 자기 조립 공중합체를 제거하였다.
<실시예 2> 금/산화티탄 복합나노구조체의 제조 2
상기 단계 4에서, 상기 단계 1의 미셀 용액에 대하여 단계 3의 산화티탄 졸-겔 전구체 용액을 11.6 중량%가 되도록 혼합한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 제조하였다.
<실시예 3> 금/산화티탄 복합나노구조체의 제조 3
상기 단계 4에서, 상기 단계 1의 미셀 용액에 대하여 단계 3의 산화티탄 졸-겔 전구체 용액을 23.1 중량%가 되도록 혼합한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 제조하였다.
<실시예 4> 금/산화티탄 복합나노구조체의 제조 4
상기 단계 4에서, 상기 단계 1의 미셀 용액에 대하여 단계 3의 산화티탄 졸-겔 전구체 용액을 46.2 중량%가 되도록 혼합한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 제조하였다.
<실시예 5> 금/산화티탄 복합나노구조체의 제조 5
상기 단계 2의 금 나노입자 전구체 용액을 2.0 중량% 콜로이드 용액으로 제조하고, 상기 단계 4에서, 상기 2.0 중량% 농도 콜로이드 용액을 상기 미셀 용액이 포함하는 폴리에틸렌옥사이드 블락에 대하여 금 나노입자 전구체의 몰비가 0.2가 되도록 혼합한 것을 제외하고는 상기 실시예 3과 동일하게 수행하였다.
<실시예 6> 금/산화티탄 복합나노구조체의 제조 6
상기 단계 4에서 상기 2.0 중량% 농도 콜로이드 용액을 상기 미셀 용액이 포함하는 폴리에틸렌옥사이드 블락에 대하여 금 나노입자 전구체의 몰비가 0.3이 되도록 혼합한 것을 제외하고는 상기 실시예 5와 동일하게 수행하였다.
<실시예 7> 금/산화티탄 복합나노구조체의 제조 7
상기 단계 4에서 상기 2.0 중량% 농도 콜로이드 용액을 상기 미셀 용액이 포함하는 폴리에틸렌옥사이드 블락에 대하여 금 나노입자 전구체의 몰비가 0.4가 되도록 혼합한 것을 제외하고는 상기 실시예 5와 동일하게 수행하였다.
<실험예 1> 산화티탄 함량에 따른 금 나노입자/산화티탄/자기 조립 공중합체 템플레이트의 복합나노구조체의 구조변화
상기 단계 4의 혼합용액에 있어서, 자기 조립 공중합체에 대하여 산화 티타늄 전구체의 비율이 변화됨에 따른 다성분계 복합나노구조체의 구조변화를 알아보기 위해, 상기 실시예 1 내지 실시예 4의 자외선 조사 전 표면을 원자힘 현미경(AFM)으로 관찰하여 도 1에 나타내었다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 실시예 1 내지 4에는 직경 약 30 nm인 나노점이 형성되어 있었으며, 나아가 미셀 용액에 대하여 산화티탄 전구체 용액의 비율이 3.5 중량%인 실시예 1과 11.6 중량%인 경우인 실시예 2에는 나노점이 함몰된 형태 로 이루어져 있는 것으로 관찰되었으며, 상기 미셀 용액에 대하여 산화티탄 전구체 용액의 비율이 23.1 중량% 인 실시예 3과 46.2 중량%인 실시예 4에는 나노점이 돌출된 구조로 형성되어있어서, 산화티탄 전구체의 용액 함량이 증가함에 따라 돌출된 나노점을 형성하는 것을 확인하였다.
<실험예 2> 산화티탄 전구체 용액 농도에 따른 금 나노입자/산화티탄 복합나노구조체의 구조변화
상기 단계 4의 혼합용액에 있어서, 자기 조립 공중합체에 대하여 산화 티타늄 전구체의 비율이 변화됨에 따른 다성분계 복합나노구조체의 구조변화를 알아보기 위해, 상기 실시예 1 내지 실시예 4의 자외선 조사 후 표면을 원자힘 현미경(AFM)으로 관찰하여 도 2에 나타내었다.
도 2에 나타낸 바와 같이, 상기 실시예 1 내지 실시예 4에는 자외선 조사 후 자기 조립 공중합체가 제거된 고밀도의 금/산화티탄 나노 입자가 생성되었다. 구체적으로는 실시예 1(도 2(a))에는 5 nm 내지 30 nm의 나노점이 2차원적으로 배열되어 있는 것이 확인되었으며, 산화티탄 전구체의 함량이 11.6 중량%로 증가한 실시예 2(도 2(b))에서는 실시예 1에서 관찰된 5 내지 30 nm의 배열된 나노점이 약 2 ~ 10 개 연결된 나노점 또는 나노선이 2차원적으로 배열되어 있는 것이 확인되었으며, 산화티탄 전구체 함량이 23.1 중량%과 46.2 중량%로 증가한 실시예 3(도 2(c)) 내지 실시예 4(도 2(d))에는 나노점들이 2차원적으로 끊임없이 연결된 나노선을 형성하고 있는 것을 확인하였다.
<실험예 3> 금 나노입자/산화티탄/자기 조립 공중합체 복합나노구조체에서의 금 나노입자와 산화티탄 분포 관찰
상기 금 나노입자/산화티탄/자기 조립 공중합체 복합나노구조체의 내부구조를 알아보기 위해, 상기 실시예 5에 의하여 제조한 박막의 자외선 조사 전 표면을 투과 전자 현미경(TEM)으로 관찰하여 도 3에 나타내었다.
도 3(a)에 나타난 바와 같이, 검은 영역으로 나타난 부분은 고밀도의 금 나노입자/산화티탄이 분포된 폴리에틸렌옥사이드 도메인이며, 20 ~ 30 nm의 도메인이 전면 균일하게 배열되고 있음을 확인하였다.
도 3(b)은 도 3(a)를 확대하여 관찰한 것으로, 검은색 부분이 금 나노입자, 회색 영역이 산화티탄이 균일하게 분포하는 폴리에틸렌옥사이드 영역이며 밝은 부분은 폴리스티렌 영역이다. 도 3(b)에 나타낸 바와 같이, 1 ~ 5 nm 크기의 금 나노입자가 산화티탄/폴리에틸렌옥사이드 도메인 내에 균일하게 분포되어 있는 것을 확인하였다.
<실험예 4> 금 나노입자 농도에 따른 금 나노입자/산화티탄 복합나노구조체의 구조 변화
상기 단계 4의 혼합용액 내에 상기 단계 1의 상기 미셀 용액이 포함하는 폴리에틸렌옥사이드 블락에 대한 금 나노입자 전구체의 몰비(Au/EO)가 변화됨에 따른 금 나노입자/산화티탄 복합나노구조체의 구조변화를 알아보기 위하여, 상기 실시예 5, 실시예 6 및 실시예 7에 의하여 제조한 복합나노구제의 표면을 투과전자현미경(TEM)으로 관찰하여 도 4에 나타내었다.
도 4에 나타낸 바와같이, 상기 미셀 용액이 포함하는 폴리에틸렌옥사이드 블락에 대한 금 나노입자 전구체 용액의 몰비(Au/EO)가 0.2인 실시예 5(도 4(a))에서는 주로 5 내지 30 nm의 나노점이 관찰되었으나, 금 나노입자 전구체 용액의 몰비가 0.3으로 증가한 실시예 6(도 4(b))에서는 나노점 뿐만 아니라 나노선 형태가 동시에 관찰되었다. 나아가, 금 나노입자 전구체 용액의 몰비가 0.4로 증가한 실시예 7(도 4(c))은 실시예 6에 비하여 더 길고, 뚜렷한 나노선이 관찰되어 금 나노입자 전구체 용액의 몰비가 증가함에 따라 더 많은 나노선이 형성되는 것을 확인하였다.
도 4(d)는 실시예 7을 고배율로 관찰한 사진으로, 도 4(d)에 나타낸 바와 같이, 실시예 7에 형성된 나노선은 고밀도 금/산화티탄을 포함하는 폴리에틸렌옥사이드 도메인이며, 상기 도메인 내에는 상기 1 ~ 5 nm 크기의 금 나노입자가 균일하게 분포되어 있는 것을 확인하였다.
도 1는 본 발명에 따라 제조된 일실시형태의 자외선 조사 전 원자힘현미경(AFM) 사진이고((a) 실시예 1, (b) 실시예 2, (c) 실시예 3, (d) 실시예 4):
도 2는 본 발명에 따라 제조된 일실시형태의 전자주사현미경(SEM) 사진이고((a) 실시예 1, (b) 실시예 2, (c) 실시예 3, (d) 실시예 4):
도 3는 본 발명에 따라 제조된 일실시형태의 투과 전자 현미경(TEM) 사진이고((a) 실시예 5, (b) 실시예 5의 고배율 사진); 및
도 4는 본 발명에 따라 제조된 일실시형태의 투과 전자 현미경 사진이다((a) 실시예 5, (b) 실시예 6, (c) 실시예 7, (d) 실시예 7의 고배율 사진).

Claims (12)

  1. 자기 조립 공중합체를 용매에 용해시켜 미셀 용액을 제조하는 단계(단계 1);
    금 나노입자를 용매에 용해시켜 콜로이드 용액을 제조하는 단계(단계 2);
    산화티탄 졸-겔 전구체 용액을 제조하는 단계(단계 3);
    상기 단계 1에서 제조된 미셀 용액과 상기 단계 2에서 제조된 콜로이드 용액 및 상기 단계 3에서 제조된 졸-겔 전구체 용액을 일정 비율로 혼합한 후 기판에 스핀코팅하여 금 나노입자/산화티탄/자기 조립 공중합체 박막을 제조하는 단계(단계 4); 및
    상기 단계 4에서 제조된 박막에 자외선을 조사하여 자기 조립 공중합체를 제거하는 단계(단계 5)를 포함하는 2차원으로 배열된 금/산화티탄 복합나노구조체의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 단계 1의 자기 조립 공중합체는 폴리(스티렌-블록-에틸렌옥시드)인 것을 특징으로 하는 2차원으로 배열된 금/산화티탄 복합나노구조체의 제조방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 단계 1의 용매는 이중블록으로 이루어진 자기 조립공 중합체의 어느 한쪽 블록만을 선택적으로 용해시키는 것을 특징으로 하는 2차원으로 배열된 금/산화티탄 복합나노구조체의 제조방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 용매는 상기 용매는 톨루엔, 클로로포름, 디메틸포름아마이드(DMF, Dimethylformamide) 및 벤젠으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 2차원으로 배열된 금/산화티탄 복합나노구조체 제조방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 단계 1의 미셀 용액 내 자기 조립 공중합체의 함량은 0.1 ~ 1 중량%인 것을 특징으로 하는 2차원으로 배열된 금/산화티탄 복합나노구조체 제조방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 단계 2의 콜로이드 용액은 수산기로 개질된 금 나노입자 전구체를 물, 테트라하이드로퓨란(THF, Tetrahydrofuran), 클로로포름 및 이소프로판올로 이루어지는 군으로부터 선택되는 용매에 용해시킨 것을 특징으로 하는 2차원으로 배열된 금/산화티탄 복합나노구조체의 제조방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 금 나노입자 전구체는 금사염소수화물(gold tetrachloro hydrate, HAuCl4 6H2O) 및 리튬금사염소화합물(lithium gold tetrachloro hydrate, LiAuCl4)로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 2차원으로 배열된 금/산화티탄 복합나노구조체의 제조방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 단계 1의 콜로이드 용액 내 금 나노입자 전구체 함량은 0.1 ~ 3 중량%인 것을 특징으로 하는 2차원으로 배열된 금/산화티탄 복합나노구조체의 제조방법.
  9. 제1항에 있어서, 상기 단계 3의 산화티탄 졸-겔 전구체 용액은 티타늄 테트라이소프로폭사이드(Titanium tetra-isopropoxide, TTPI), 티타늄 테트라부톡사이드(titanium tetrabutoxide) 및 티타늄 알콕사이드(titanium alkoxide)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나의 산화티탄 전구체를 상기 단계 2에서 사용된 용매에 용해시켜 제조되는 것을 특징으로 하는 2차원으로 배열된 금/산화티탄 복합나노구조체의 제조방법.
  10. 제1항에 있어서, 상기 단계 4의 혼합은 상기 단계 1의 미셀용액 내 폴리에틸렌옥사이드에 대하여 상기 단계 2의 콜로이드 용액 내 금 나노입자가 몰비(Au/EO)로 0.1 ~ 0.5가 되도록 혼합하는 것을 특징으로 하는 2차원 배열된 금/산화티탄 복합나노구조체의 제조방법.
  11. 제1항에 있어서, 상기 단계 4의 혼합 비율은 상기 단계 1의 미셀 용액에 대하여 상기 단계 3의 졸-겔 전구체 용액을 중량비로 3 % ~ 50 %이 되도록 혼합하는 것을 특징으로 하는 2차원 배열된 금/산화티탄 복합나노구조체의 제조방법.
  12. 제1항 내지 제12항의 어느 한 항의 방법으로 제조되는 2차원으로 배열된 금/산화티탄 나노점 및 나노선.
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