단일 금 나노입자의 국부 표면 플라즈몬 공명 특성을 나노스케일로 측정할 수 있는 신분석 기술 개발
작성자
관리자
등록일
2021.08.12
조회수
637
단일 금 나노입자의 국부 표면 플라즈몬 공명 특성을
나노스케일로 측정할 수 있는 신분석 기술 개발
▲ 서울대학교 공과대학 박경수 교수
□ 연 구 내 용
o 수차보정 투과/주사투과 전자현미경을 이용하여 합성한 육각형 금 나노플레이트 입자의 결정 및 결합구조를 원자단위로 분석하고, 동시에 고에너지 분해능 전자에너지손실 분광법(monochromated STEM-EELS)을 이용하여 플라즈몬 공명 에너지(파장) 및 공간 분포특성을 나노 스케일 단위로 시각화하는 기술을 개발하였다.
o 단일 육각형 금 나노플레이트 입자에 에너지가 크게 다른 4개의 국부 표면 플라즈몬 공명(LSPR) 모드가 존재하며, 이들 모드 특성은 금 나노플레이트 입자의 기하학적인 구조(형상, 길이, 두께)에 따라 변화함을 확인하였다.
o 양측 표면플라즈몬 공명 강도 분포가 비대칭인 육각형 금 나노플레이트 입자의 나노 스케일 스트레인 맵핑을 통해 한쪽 측면에서 발생한 인장변형(tensile strain)이 국부 표면플라즈몬 공명 강도를 크게 향상시킴을 최초로 발견함. 이는 전산 모사로 예측한 결과와 일치하였다.
o 또한, 육각형 금 나노플레이트 입자의 한쪽 측면에서 발생한 커다란 인장변형(tensile strain)은 결정구조가 다른 경계 부근에서 생성된 Z형의 결함 쌍극자(faulted dipole)에서 비롯되었음을 원자수준에서 규명하였다.
□ 연 구 결 과
국부 표면 플라즈몬 공명(LSPR)은 국부적으로 강력한 전자기장 향상을 유도하고 광학특성을 크게 향상시킨다. 현재의 분광분석법으로 불가능한 단일 육각형 금 나노플레이트 입자의 다양한 국부 표면 플라즈몬 공명 모드와 강도분포를 투과전자현미경(TEM)의 고에너지 분해능 전자에너지 손실분광법을 개발하여 처음 나노스케일 단위로 측정하였다. 또한, 스트레인 맵핑을 통해 육각형 금 나노플레이트 입자의 측면에서 발생한 인장변형 (tensile strain)이 국부 표면플라즈몬 공명 강도를 크게 향상시킴을 세계 최초로 규명하였다.
□ 그 림 설 명
육각형 금 나노플레이트 입자의 비대칭 표면 플라즈몬 공명(LSPR) 강도 분포와 인장변형(tensile strain)에 따른 표면플라즈몬 강도 향상
단일 육각형 금 나노플레이트 입자에는 4개 (α,β,γ,δ)의 국부 표면 플라즈몬 공명 모드가 존재하며, 그 중 측면 표면플라즈몬 공명 (γ) 강도 분포가 비대칭인 이유는 한쪽 측면에서 발생한 인장변형 (tensile strain)이 측면 표면플라즈몬 공명강도를 크게 향상시키기 때문이다.