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김영헌 교수팀, ‘Small Structures’ 논문 게재
김영헌 교수팀, ‘Small Structures’ 논문 게재
작성자 분석과학기술대학원
조회수 1404 등록일 2023.12.26
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[그림설명. (왼쪽) 오른쪽에서 시계방향으로 팜티민투 박사과정학생, 정태현 박사과정학생, 김영헌 교수, (오른쪽) 3차원 투과전자현미경 토모그래피 연구의 예시. 투과전자현미경 관찰에서 기울이는 각도에 따라 입자의 돌기 수와 크기, 형상 등 물리화학적 특성이 다르게 관찰된다.]


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김영헌 교수팀, ‘Small Structures’ 논문 게재

  

3차원 투과전자현미경 토모그래피 (tomography) 분석을 기반으로 

돌기를 가진 금나노입자의 성장 거동 규명 및 물리화학적 특성 제어

  


□ 충남대학교 분석과학기술대학원 '미세구조제어 및 전자현미경연구실 (지도교수: 김영헌)'의 팜티민투 박사과정 학생과 정태현 박사과정 학생은 독특한 돌기 구조를 갖는 금나노입자의 성장 거동을 연구하고, 이를 바탕으로 크기 및 형상 등 물리화학적 특성을 제어할 수 있는 기술을 개발하였다. 

  

□ 이번 연구 결과는 국제학술지 ‘Small Structures (IF 15.9)’에 12월 22일 게재되었으며, 팜티민투 학생과 정태현 학생이 공동 제1저자, 김영헌 교수가 교신저자로 참여하였다.

 ※ 논문제목: Tomography Study and Growth Control of Spiky Gold Nanoparticles (https://doi.org/10.1002/sstr.202300502)

  

□ 돌기를 갖는 금나노입자는 독특한 물리적, 화학적 특성을 나타낼 수 있고, 약물 전달이나 화학적 촉매 등 다양한 분야에 활용될 수 있기 때문에 많은 관심을 받고 있다. 그러나 이러한 금나노입자는 매우 작은 크기의 3차원 구조체이기 때문에 돌기의 개수나 길이 등 정확한 물리화학적 특성의 확인이 매우 어렵다. 

  

□ 이에 연구팀은 돌기를 갖는 금나노입자에서 3차원 투과전자현미경 토모그래피 분석을 진행하여 나노입자의 성장 거동을 규명하고, 이를 바탕으로 물리화학적 특성을 제어하고자 하였다. 

  

□ 연구팀은 3차원 투과전자현미경 토모그래피 분석을 통하여 2차원 이미지만으로는 확인하기 어려운 독특한 구조적 특성을 확인할 수 있었고, 돌기 형성에 일정한 규칙성이 존재함을 확인하였다. 특히, 연구에서 합성된 금나노입자의 돌기 구조 형성은 합성 초기 단계에서 만들어지는 이십면체 (icosahedron) 씨앗 물질 및 쌍정입계 (twin boundary)의 형성과 깊게 관련되어 있었다. 또한, 이러한 성장 거동 이해를 바탕으로 돌기의 수와 길이, 전체 크기를 일정 수준으로 제어할 수 있는 기술을 확보할 수 있었다. 

  

□ 김영헌 교수는 “2차원 이미지는 시각화된 정보를 제공한다는 측면에서 매우 중요하지만, 연구자들에게 제한적인 3차원 정보를 제공한다는 측면에서 한계가 명확하다”며, “전자현미경 토모그래피 분석 기술은 나노소재 등 작은 크기의 물질을 다루는 연구자들에게 3차원 정보를 제공할 수 있다는 측면에서 새로운 원리의 탐구와 물질 제어 시도를 가능하게 할 것이다. 또한, 돌기를 갖는 금나노입자의 물리화학적 특성 제어는 개발된 입자의 실제 활용에 한 걸음 더 다가가는 계기가 될 것이다”고 말했다. 

 

□ 이번 연구는 한국연구재단(지역대학우수과학자지원사업)의 지원을 받아 수행되었다.



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