As nanostructures are widely used in various fields, interest in methodologies for nanostructures has also increased. In particular, the attainment of a uniform nanostructure is considered important, given the decisive influence of shape of nanostructure on the chemical and physical properties of the nanomaterials. In this study, the fabrication of two-dimensional (2D) faceted gold (Au) nanoarrays and the synthesis of three-dimensional (3D) Au nanocrystals are successfully achieved with seed-mediated growth method. In Chapter 2, a novel Au nanostructure design is presented. The application of dewetting to a lithography-fabricated Au planar nanoarray induced a transformative process to a hemispherical particle array. Subsequently, the faceting procedure was executed on the exposed surface of the Au nanoarray, leading to the formation of the {111} plane and facilitated by polyvinylpyrrolidone (PVP). For the application of the controllable faceted-2D Au nanoarray, Chapter 3 provides a systemic study on the growth solution environment to control the exposed surface. Hexadecyltrimethylammonium chloride (CTAC) and ascorbic acid were used as surfactant and reducing agent, respectively, and bromide and iodide were used as additives, for the growth environment. It was confirmed that growth rate control and facet-selective adsorption of halide ions were key factors, and polyhedral Au nanoparticles with low-index facets were synthesized through precise adjustment of the relevant factors. This study presents an effective strategy to form facet-controlled Au nanostructures in both two and three dimensions.
다양한 분야에 걸쳐 나노 구조가 폭넓게 이용되면서, 나노 구조의 합성 방법에 대한 관심이 높아졌다. 특히 나노 구조의 모양과 크기가 물질의 화학적, 물리적 성질들을 결정하는 핵심적인 요소로 작용함에 따라 균일한 나노 구조를 형성하는 것이 중요하게 여겨진다. 해당 연구에서는 구조를 일정하게 제어하는 방법 중 시드 매개 성장법을 이용하여 이차원적 나노 배열과 삼차원 나노 입자 형성을 진행하였다. 제2장에서는 새로운 금 나노 구조 디자인을 제시한다. 리소그래피 공정을 통해 제작된 균일한 평면 배열에 드웨팅을 적용해 반구 형태의 입자 배열로 변형시키고, 이후 폴리비닐피롤리돈을 이용하여 {111} 면으로 금 입자들의 노출 면을 제어하였다. 기존 리소그래피에서는 제작할 수 없었던 제어된 노출 면을 가진 반-입체적 나노 배열을 제작하고, 이의 응용을 위해 제3장에서는 노출면을 제어하기 위한 성장 용액 환경에 대한 체계적인 연구가 진행된다. 세틸트리메틸암모늄 염화물과 아스코르브산을 각각 계면활성제와 환원제로 이용하였으며, 브로마이드와 아이오드가 첨가제로 사용되었다. 성장 속도 조절과 할로겐화물 이온들의 면 선택적 흡착이 핵심 요인임을 확인하고, 해당 인자들의 정밀한 조정을 통해 다면체 형상의 금 나노 입자를 합성하였다. 본 연구는 형상 제어된 금 나노 구조를 형성하는 효과적인 전략을 이차원과 삼차원 모두에서 제시한다.
