This paper describes a facile method for generating Au@Ag core-shell and AuAg alloy nanoparticle array with controllable diameter and composition. The synthesis is based on block copolymer lithography which makes nanopattern efficiently. Gold nanoparticle array is fabricated using solvent-annealed poly(styrene-block-4-vinylpyridine) film as a template for metal deposition. The gold nanoparticles are used as seeds to reduce silver ions to make Au@Ag core-shell nanoparticle array. If the core-shell nanoparticles are thermally annealed, AuAg alloy particle array will be generated. The structure of Au@Ag core-shell and AuAg alloy nanoparticles is analyzed using TEM. Also, the Au/Ag bimetallic nanoparticle array shows interesting plasmonic properties due to their localized surface plasmon resonance. Moreover, the Au@Ag core-shell nanoparticle arrays are appropriate for surface-enhanced Raman scattering.
본 논문은 크기와 조성 조절이 가능한 금, 은 코어-쉘, 합금 나노 입자 배열을 손쉽게 만드는 방법을 제시한다. 블록공중합체 리소그래피를 이용하여서 정렬된 금속 나노 패턴을 효율적으로 만들 수 있다. 솔벤트 어닐링으로 기판에 수직한 형태로 자기 조립된 폴리스티렌-b-폴리바이닐피리딘 블록공중합체 나노 구조를 만들 수 있다. 금 이온 프리커서를 분산시킨 염산 수용액 내에 자기 조립된 폴리스티렌-b-폴리바이닐피리딘 필름을 침지시키면 양성자화된 피리디닉 구조의 질소 위치에 금 은이온이 로딩되고, 산소 플라즈마를 이용해 고분자 박막을 제거하면 정렬된 금 나노 구조를 얻을 수 있다. 그 뒤에 용액상에서 금 나노 입자 배열을 실버 이온이 환원되는 씨앗으로 사용하여 은 이온을 환원시키는 시간을 조절하면서 쉘의 두께가 다른 금@은 코어-쉘 나노 구조 배열을 형성한다. 이 구조를 가열하면 금, 은 합금 나노 구조가 형성된다. TEM을 이용하여 코어-쉘과 합금 구조를 비교, 분석하였다. 광학적 특성을 측정한 결과, LSPR 특성에 의하여 코어-쉘과 합금 나노 입자는 서로 다른 독특한 플라즈모닉 특성을 보인다. 코어-쉘 구조는 두 개의 넓은 LSPR 픽을 가지고 있으며, 합금 구조는 금과 은 사이에 하나의 LSPR을 픽을 가지고 은의 조성이 증가할수록 점점 블루시프트한다. 또한, 금@은 코어-쉘 입자 배열은 표면증강라만산란에 적합하다는 사실을 확인하였다.
