초상자성∙발광성 실리카 복합비드의 합성 및 특성 연구
- 주제(키워드) silica , quantum dot , superparamagnetic iron oxide nanoparticle
- 발행기관 고려대학교 대학원
- 지도교수 이광렬
- 발행년도 2010
- 학위수여년월 2010. 8
- 학위구분 석사
- 학과 일반대학원 화학과
- 세부전공 무기화학
- 원문페이지 79 p
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/korea/000000023296
- 본문언어 한국어
- 제출원본 000045610962
초록/요약
본 학위 논문은 초상자성 산화철 나노입자(superparamagetic iron oxide nanoparticles, SPION)와 II-VI족 양자점(Quantum dots, QD)을 내포하여 초상자성과 발광성을 동시에 가지는 다기능성 실리카 복합입자의 합성 및 그 특성에 관한 연구이다. 나노입자들을 내포한 실리카 복합 입자는 물리화학적 안정성, 생체 안정성 및 내구성 등의 장점을 가지면서 크기가 커서 조작이 쉬워진다. 여기에 두 가지 이상의 나노입자들이 실리카에 내포되어 있을 경우에는 서술한 이점 이외에 다기능성까지 부여할 수 있다. 특히, 최근에 수백 나노미터 크기의 실리카 표면에 양자점을 균일하게 도핑한 후 얇은 실리카 층을 형성시킬 경우에 내구성과 광안정성, 발광세기가 증가하는 것이 보고되었다. 이에 본 연구에서는 양자점과 SPION 의 혼합물 층을 내 포하여 발광세기가 증가함과 동시에 초상자성을 가지는 다기능성 실리카 복합비드를 합성하는 방법을 연구하였다. 산화철 나노입자와 양자점은 각각 기존에 보고된 방법으로 합성하고, 표면개질을 통해 수용성으로 만든 후 pH 조절을 통해 음전하를 갖도록 하고 두 나노입자를 수용액상에서 혼합하였다. 한편, 수 마이크로 크기의 실리카를 표면개질 하고 pH 조절을 통해 양전하를 갖도록 하였다. 실리카와 나노입자 혼합물을 섞어 정전기적 인력을 통해 실리카 표면에 나노입자 혼합물을 균일하게 도핑시킨 다음 Stöber법을 이용하여 10 nm 내외의 얇은 실리카 층을 형성시켜 초상자성을 띠면서 분산성, 내구성 및 발광세기가 뛰어난 실리카 복합비드를 합성하였다. 합성된 복합비드는 자석에 끌려오는 것을 육안으로 관찰할 수 있었으며 자석을 떼어내면 곧바로 균일하게 분산되는 모습을 관찰할 수 있었다. Transmission electron microscope (TEM), scanning electron microscope (SEM) 분석을 통해 실리카 콜로이드, 균일하게 도핑된 나노입자 혼합물 층, 실리카 층을 확인할 수 있었고, photoluminescence (PL) 분석을 통해 형광세기가 높아짐을 확인할 수 있었으며 magnetic hysteresis curve 분석을 통해 초상자성을 확인할 수 있었다. 본 연구에서 합성한 복합비드는 환경관련 센서 재료로써 유용하게 사용될 수 있을 뿐만 아니라, 자기공명이미지와 형광이미지를 함께 얻는 바이오 영상 재료로도 활용될 가능성이 있다.
more목차
Contents
1. Introduction
2. Background
2-1. Quantum dots (QD)
2-2. Superparamagnetic iron oxide nanoparticles (SPION)
2-3. Silica beads
3. Experiment
3-1. Materials
3-2. Synthesis of CdSe QD
3-3. Calculation of CdSe QD concentration
3-4. Synthesis of CdSe/CdS core/shell QD
3-5. Synthesis of SPION
3-6. Surface modification
3-6-1. QD-MPA
3-6-2. SPION-CEPA
3-6-3. Silica-NH2
3-7. QD & SPION layer doping on silica beads
3-8. Silica shell growing on QD & SPION layer-doped silica beads
3-9. Analysis
4. Results and discussion
4-1. Synthesis of CdSe and CdSe/CdS QD
4-2. Synthesis of SPION
4-3. Surface modification
4-3-1. QD-MPA
4-3-2. SPION-CEPA
4-3-3. Silica-NH2
4-4. Synthesis of QD & SPION layer-encapsulated silica beads
4-4-1. TEM and SEM result
4-4-2. PL and UV-Vis spectroscopy result
4-4-3. Magnetic hysteresis curve and photo image
5. Conclusion
6. References
