A novel method of strain measurement with optical properties of nano-materials is suggested. Suggested method uses the optical characteristics that is the changeable photoluminescence of nanoparticle pairs. There occurs blue-shift of wavepeak with increasing the interparticle gap between adjacent nanoparticles. For the verification test, a gold nano particle array on polymer(PET) film was made by dropping on the film with liquid made of n-butanol, water, and the gold nano particles. The gold nano particles used in this test is 50nm cuboctahedron. And the photoluminescence spectrum of nano array is taken with tensile load at some fixed strain. By using a gaussian fitting, wavepeaks of each photoluminescence are obtained. Finally, strain and wavepeak are compared. And the test result up to about 30% of strain agrees well with the given change of optical characteristic.
본 연구에서는 나노 물질의 광학적 특성을 이용한 변형률 측정법을 제안하였다. 나노 입자에서는 입자간 거리가 멀어질 수 록 빛에 대한 반응이 달라져 청색편이가 일어난다. 이 현상을 물체의 변형과 함께 일어나도록 만들고, 그 때의 빛에 대한 반응을 관찰하여, 최종적으로 빛을 보고 물체의 변형률을 알 수 있도록 하는 것이 본 연구에서 제안하는 방법이다.
이를 구현하기 위해 먼저 나노 입자를 이용해 얇은 폴리머(PET) 위에 박막을 만들었다. 사용된 방법은 폴리머 위에 부탄올과 물, 그리고 금 나노 입자를 섞어 방울 형태로 떨어뜨리는 방법이며, 사용된 금 나노 입자는 정육각팔면체이며 한 변의 길이는 50나노미터이다. 만들어진 시편에서 인장과 함께 특정 변형률마다 광발광 스팩트럼을 관찰하였다. 광발광 스팩트럼을 통해 피크파장을 찾았으며, 피크파장과 변형률을 비교하였다.
결과는 변형율이 증가할수록 청색편이가 나타났으며, 일정 변형율(30~40%)를 넘어가면 다시 적색편이가 일어나고, 변형이 더욱 커지면(60~80%) 편이가 없어지는 것을 확인했다. 특히 30% 변형률까지의 청색편이는 현재까지 알려진 나노 입자 간격과 피크 파장 변화의 실험식을 잘 따랐다. 적색편이와 편이가 없어지는 부분에 대해서는 명확히 밝혀진 바가 없으나, 사용된 PET의 점탄성거동과 회복 때문으로 보인다. 이를 증명하기 위해서 추가적인 실험이 필요하다.
