Self-assembled systems with poly (amido-amine) (PAMAM) dendrimers combined with gold nanoparticles have widely studied due to their potential applications in molecular electronics, catalyst carriers, chemical sensors and biomedical devices. Because PAMAM dendrimers have well-defined size, shape and numerous functional sites, many groups have used and studied them to construct nanostructures.
First, we synthesized various generations of ferrocene-tethered PAMAM dendrimers. In our work, gold nanoparticle monolayers and multilayers with pure and ferrocene-tethered PAMAM dendrimers as crosslinking molecules were prepared on the mixed self-assembled monolayer (SAM) on gold substrates. The various generations of PAMAM dendrimers can be covalently attached to mercaptoundecanoic acid (MUA) mixed with mercaptoundecanol (MUO) SAM.
The gold nanoparticle/dendrimer multilayer films were assembled layer-by-layer via alternated and repetitive exposure of gold nanoparticle and dendrimer solution on gold substrates. Covalently crosslinking with PAMAM dendrimers served as bricks or structure elements to easily build up thin film.
Cyclic vlotalmmetry(CV) showed that mixed SAM blocked the electron transfer of $Fe(CN)_6^{3-/4-}$ redox molecule. However, after constructing PAMAM dendrimers on top of the mixed SAM, the faradaic current by $Fe(CN)_6^{3-/4-}$ redox molecules was observed. It means that dendrimers provide the diffusion pathways for the $Fe(CN)_6^{3-/4-}$ redox molecules to reach the gold electrode surface. Moreover, CVs exhibited Au nanoparticle/ Fc-modified PAMAM dendrimer multilayers on Au electrode showing redox peak currents surface coverage increasing as the number of layer is increased. For the gold nanoparticle multilayers with PAMAM dendrimers, cyclic voltammetry(CV), ellipsometry, Fourier transform IR external reflection spectroscopy(FTIR-ERS), and scanning electron microscopy (SEM) revealed that the characteristic values are increased as the number of layers.
나노 미터 수준에서 독특한 시각적, 전기적 성질을 띠게 되는 금 나노 입자는 촉매, 광학 기기, 나노 전자 기기 등에 유용히 쓰일 수 있어 나노 기술 분야 중 하나로 관심을 끌고 있다. 위와 같은 분야에 응용되기 위해서는 금 나노 입자를 표면에 고정화 시키는 과정이 필요하다. 금 나노 입자를 여러 연결 분자를 이용해 여러 층으로 쌓을 경우 그 특징이 더욱 특성화되기 때문에 많은 연구를 하고 있다.
여러 가지 크기의 poly (amido) (PAMAM) dendrimer를 연결 분자로 금 나노 입자 단층과 다층을 금 표면 위에 형성 시켰다. Dendrimer만이 금 표면 위에 형성시켰을 때와 C16SH분자와 같이 표면 위에 형성 시켰을 때의 특징이 달라지는 것을 확인할 수 있었다. 또한 다른 연결 분자와는 달리 dendrimer를 연결분자를 사용하면 전자 전달이 가능하게 되는 것을 순환 전압 전류 곡선으로 확인하게 되었다. 이것은 dendrimer의 구형 형태로 인하며 dendrimer사이로 분자 확산 통로를 제공한다는 것을 알게 되었다. Dendrimer가 고정되어 있는 금 전극 표면 위에 형성된 금 나노 입자 또한 순환 전압 전류 곡선을 이용하여 전도성을 가질 수 있다는 것을 보았다. 또한 여러 크기의 dendrimer에 ferrocene을 붙여 금 표면 위에 금 나노 입자가 다층으로 형성할 수 있다는 것과 순환 전압 전류 곡선의 봉우리의 크기가 순차적으로 증가하는 것을 보였다. 금 표면 위의 금 나노 입자의 다층의 성공적인 형성은 금 입자의 양에 비례하는 금 표면의 산화/환원 전류의 증가로 보여 주였고 전극의 두께의 증가와 퓨리에 변환 적외선 분광법 (FT-IR)을 사용하여 금 나노 입자의 연결 분자인 dendrimer의 순차적인 증가를 확인할 수 있었다.
