A new synthesis method for the highly ordered superlattice of 12 nm gold nanoparticles confined in po-rous silica has been developed. The gold nanoparticle superlattice showed a highly ordered FCC symmetry and the unit cell size was controllable by adopting different molecular weights of polyethylene glycols that were an-chored to the surface of gold nanoparticle. The superlattice contained the hierarchical pore structure of meso-pores and micropores, which provides the efficient access of fluids to the gold nanoparticle surface. The synthet-ic method for highly ordered nanoparticle superlattice is applicable to various species of nanoparticles, and that can open a new regime of nanoparticle superlattice. The gold nanoparticle superlattice in porous silica exhibited exceptionally high catalytic activity for CO oxidation in contrast to the known tendency about gold catalysts. The superlattice was also stable enough against the high temperatures and against the catalytic reaction. Currently the mechanism of CO oxidation by the superlattice is also yet to be understood, but the superlattice can be used as a good test bed for studying the mechanism of CO oxidation over AuNP catalysts. The high catalytic activity for CO oxidation over the superlattice is a new example of collective behavior that has not been shown by the individual gold nanoparticles.
다공성 실리카 매트릭스 내에 가두어진 채로 고도로 정렬된 금나노입자의 초격자 구조체를 합성하는 새로운 방법이 본 연구를 통해 개발하였다. 합성된 금나노입자 초격자 구조체는 고도로 정렬된 면심입방 구조를 가지고 있으며, 매트릭스 내부에는 금나노입자에 대한 외부 기체 혹은 액체 분자의 접근성을 제공해주는 메조기공과 마이크로기공의 계층적 기공구조가 형성되어 있다. 또한 초격자 구조는 고온과 촉매 반응 등에 대하여 뛰어난 구조적 안정성을 가지고 있다. 새롭게 개발된 합성법은 다양한 종류의 나노입자를 초격자 구조체로 합성하는 용도로 광범위하게 응용될 수 있다.
합성된 초격자 구조체는 일산화탄소 산화 촉매로서 매우 높은 반응성을 보여주었는데, 이는 금나노입자의 촉매 반응성에 대해 알려진 경향성과는 상반되는 결과이다. 초격자 구조 촉매에 의한 일산화탄소 산화 반응의 기작은 아직 충분히 이해되지 않았지만, 본 초격자 구조체가 금나노입자 촉매의 일산화탄소 산화 반응 기작을 이해하기 위한 연구에 훌륭한 시험대로 사용될 수 있을 것으로 기대한다. 금나노입자 초격자 구조 촉매에 의한 일산화탄소 산화 반응의 높은 반응성은 개별 나노입자가 가지고 있지 않은 특성으로서 나노입자 집단 거동 현상의 새롭고 중요한 예시가 된다.
