Nanoplasmonic alloys provide extraordinary plasmonic phenomena that supersede the conventional mono-metallic nanostructures. Plasmonic refers to strong electromagnetic field enhancement near the metallic nanostructures by the interaction between the free-electrons and the incident light, enabling diverse applications in the biophotonics including label-free biosensors, non-invasive photothermal therapy, real-time bioimaging, high purity spectral filters, etc. However, conventional tailoring of plasmonic resonance wavelength depend on controlling the geometric parameters of nanostructures that require low-throughput and high-cost nanometer scale accuracy fabrications. Recent works have reported studies on metal alloy nanostructures to overcome such limitations. In particular, the wavelength-dependent dielectric function of the nanoplasmonic alloys enable wide-range LSPR tuning and enhanced refractive index sensitivities. Moreover, nanoplasmonic alloys provide superior physiochemical properties such as surface energy control, efficient photocatalysis, and better material stability. The objective of this research is to utilize the aforementioned optical and physiochemical characteristics of nanoplasmonic alloys and apply to diverse applications in biophotonics using large-area N/MEMS fabrication.
합금나노구조는 기존의 단일금속 나노구조와 대비하여 더욱 향상된 플라즈모닉 특징을 보인다. 플라즈몬 공명 파장은 금속의 자유전자와 입사광 사이의 상호 작용시 발생하는 빛의 강한 흡수를 말하며, 이를 활용한 비표지 바이오센서, 비침습적 광열요법, 실시간 바이오이미징에 사용하는 연구들이 진행되고 있다. 하지만, 기존 단일금속의 기하학적 매개변수를 통한 SPR 파장 제어방식은, 높은 공정비용과 시간이 필요한 스캐닝 프로브 리소그래피 또는 전자빔 리소그래피를 사용해야하는 한계점이 존재한다. 최근에는 이러한 한계를 극복하기 위해 복합나노구조체 또는 합금나노구조에 대한 연구가 보고되고 있다. 특히, 두개 이상의 금속으로 구성된 합금나노구조는 단일 금속과 비교하여 더욱 다채로운 유전율과 보임과 동시에 향상된 물리화학적 특성을 보인다. 본 연구의 목적은 전술한 합금나노구조의 광학적, 물리화학적 특성을 활용하여 광대역 LSPR 파장 조율, 굴절율 민감도 증가 및 표면에너지를 향상하고 대면적 N/MEMS 공정기법을 통해 다양한 바이오포닉스분야에 응용하는 것이다.
