∘ 이를 위해 액상내의 나노크기의 입자를 나노 해상도에서 실시간으로 관찰
할 수 있는 실시간 액상 투과전자현미경법이 개발되어 활용되어 왔으나, 현
미경 내의 액상 셀에 존재하는 기포 제거와 단일 입자 생성이 불가능하고,
연속적인 전자빔을 투여하지 않는 이미징 기법의 문제로 인해 뾰족한 금 나
노입자의 생성원리와 과정을 규명하는데 어려움이 있었다.
□ 본 연구팀은 실시간 액상 셀 투과전자현미경 기법을 사용함에 있어 충분히 물
을 순환시켜 기포를 완전히 제거하였고, 전자빔의 크기와 도즈*, HAuCl4 용액
의 농도를 조절하여 단일 금 나노입자의 성장 환경을 만들었으며, 명시야상
이미징**을 이용하여 액상에 연속적인 전자빔을 투여할 수 있게 하였다.
∘ 연구 결과, 금 입자는 성장시에 반듯한 면으로 둘러싸인 상태(facetted)에서
가시가 면에서 나와 고슴도치 모양(roughened)의 입자로 변함을 밝혔고, 자
외선-가시광선 분광법을 통해 광범위한 파장대(530-1120 나노미터)에서 변
화함을 확인했다. 또한, 이론적 모델링을 통해 시간에 따라 입자 표면의 금
원자 농도를 정량적으로 구할 수 있었다. 더 나아가, 금 입자의 모폴로지가
완전히 뾰족한 형태로 변하는 시간이 입자의 밀도에 반비례한다는 것을 밝혔
고, 입자의 밀도는 빔 도즈에는 비례하나 액상 농도에는 크게 의존적이지 않
음을 규명했다.
*전자빔 도즈(Electron beam dose rate): 1초 동안, 단위면적 (예: 1 nm2)에 도달하는 전자의 수
**명시야상 이미징(Bright field imaging): 회절 이미징의 하나로 투과되는 빔을 조리개로 선택하여
이미징하는 기법
□ 김봉중 교수는 “이번 연구 성과는 광학, 에너지, 촉매, 생명공학 등 광범위한
분야에 활용되는 뾰족한 금 나노입자의 생성, 성장, 그리고 모폴로지 변화를
균질 핵생성(Homogeneous nucleation)*을 통해 정량화 한 최초의 결과로써,
해당 응용분야의 발전과 함께 핵생성을 통한 물질의 근본적인 생성 원리를
밝혔다는데 큰 의미가 있다”고 말했다.
*균질 핵생성(Homogeneous nucleation): 표면이나 물질의 결함(예: 공공, 탈골, 공동 등)을 이용하지
않고 물질내의 해당 원자의 과농축만을 이용해 물질을 생성시키는 방법