Sonochemistry utilizes ultrasound to enhance or alter chemical reactions. When sound passes through the liquid, the formation, growth, and implosive collapse of bubbles, called acoustic cavitation, can occur. In an aqueous solution, water vapor within the imploding bubble dissociates, producing hydrogen and hydroxyl radicals. The radicals produced can diffuse into the bulk solution, allowing further reaction to occur. It has successfully improved the yield, changed the reaction pathway and initiated the reaction in biological, chemical and electrochemical systems..
In this thesis, silica particles and gold nanoparticles are produced within the ultrasonic field. The gold nanoparticles doped silica particles were synthesized by the sonochemical method. The silica core/gold nanoshell particles produced were applied in the detection of biological molecules. The gold coated silica particles with a high surface area were studied for the attachment and detection of the biomolecules such as goat and rabbit antibody and antigen.
음향화학은 초음파를 통해 화학적 반응을 향상시킬 수 있는 기술이다. 소리가 액체를 통해 지나갈 때, 캐비테이션이라 불리는 기포의 생성, 성장 그리고 폭발적인 붕괴가 발생할 수 있다. 수용액에서 폭발하는 기포 내의 수증기는 분해하여 H 와 OH의 라디칼을 생성하고 더 많은 반응들이 생성되도록 한다.
실리카 마이크로 입자들이 음향화학적 방법과 전형적인 Stöber 법에 의해 합성되었고, 주사전자 현미경에 의해 분석되었다. 두 방법으로 300 nm 크기의 실리카 입자들이 생성되었다. 전형적인 Stöber 법과 비교하여 음향화학적 방법을 사용할 때가 더 짧은 시간 내에 실리카 입자들이 생성되었다. 이런 결과를 통해 음향화학적 방법은 반응 속도를 향상시킬 수 있다는 사실을 알 수 있다.
지방성 알코올로서 에탄올의 존재 속에 콜로이드 금 입자들이 초음파 세척기 안에서 48kHz , 125W의 초음파에 의해 생성되었다. 투과전자 현미경을 통한 이미지에서 금 입자의 크기는 대략 10 nm 였고 자외선, 가시광선 분광광도계에서 피크는 530 nm 에서 나타났다.
5∼10 nm 의 금 나노 입자들이 음향화학적 방법에 의해 생성된 실리카 구형 입자들의 표면에 박힌 실리카 코어 금 나노 껍질 입자들이 초음파에 의해 합성되었다. 주사전자 현미경과 투과전자 현미경으로 금 나노 입자들이 실리카 입자의 표면에 균일하게 박힌 이미지를 얻었다. EDAX 결과는 코팅 물질에 실리콘과 산소, 금의 존재를 보여준다.
초음파에 의해 생성된 실리카 코어/금 나노 껍질 입자들을 가지고 바이오센서 분야에 적용할 수 있는 가능성을 시험했다. 토끼와 염소 면역글로불린의 두 가지 항체를 입자의 표면에 붙였고 토끼 면역글로불린과 특별한 반응성을 갖는 HRP가 연결된 항 토끼 면역글로불린을 반응시켰다. 반응 결과를 통해 바이오 입자들을 검출할 수 있었다.
이번 연구에서 실리카와 금, 금이 박힌 실리카 나노 입자들을 음향화학적 방법에 의해 제조했고 항체와 항항체 검출 방법을 통해 생물 분야에 적용했다. 앞으로 음향화학은 다양한 반응 시스템에서 반응 속도를 향상시킨다는 점에서 매우 유용한 도구가 될 수 있고, 광학, 광전자공학과 생물학 분야 등에서 더 많은 응용과 연구가 기대된다.
