Hybrid nanocomposite, a material where inorganic nanoparticles are introduced into a polymer matrix, has been received tremendous attentions due to its novel properties based on the synergistic effect. Herein, we report the solvent-sensitive fluorescence-switching hybrid microsphere through controlling the location of nanoparticles (NPs) in the block-copolymer (BCP) particles. Polystyrene-grafted gold nanoparticles (Au@PS) and quantum dots (QD) were arranged in different layers inside the onion-shaped polystyrene-b-poly(4-vinylpyridine) (PS-b-P4VP) particles during co-assembly process. As the luminous QDs and light-absorbing Au@PS are arranged in distinctive polymer layers, the interparticle distance is too close to express effulgence of QD. However, poly(4-vinyl pyridine) is swelled in ethanol to increase the distance between dissimilar NPs and enhance luminescence properties. Fluorescence-switching occurs even when particles are made of polymer matrices with different molecular weights or dispersed in water-ethanol mixtures with various composition ratios. The phenomenon of the hybrid particles was quantified by fitting the relationship between the energy transfer efficiency and the distance between heterogeneous NPs into a Nanometal Surface Energy Transfer (NSET) model.
무기 나노 입자가 유기 매트릭스에 도입된 물질인 나노복합체는 시너지 효과로 인해 새로운 특성을 가진다는 점 때문에 각광받고 있다. 본 연구에서는 블록 공중합체 입자에서의 나노 입자의 위치 제어와 자극 감응성 고분자의 용매에 따른 습윤성 변화를 활용해, 용매 감응성 형광 스위칭 하이브리드 입자를 디자인하고 발광 특성을 정량적으로 분석하였다. 리간드 치환과 에멀젼 구속법을 통해 양자점과 금 나노 입자를 양파 모양의 폴리스티렌 – 블록 - 폴리(4-비닐 피리딘) 블록 공중합체 입자의 서로 다른 고분자 층에 배열된 하이브리드 입자를 얻었다. 선명한 발광 특성을 지니는 양자점은 금 나노 입자와의 거리가 가까우면 에너지 전이로 인해 발광 능력이 제한된다. 이 때문에 수용액 상에서는 하이브리드 입자의 형광이 약하지만, 에탄올에서는 폴리(4-비닐 피리딘)이 습윤 팽창되어 이종 입자 간 거리가 멀어지고 발광 특성이 증대한다. 분자량이 다른 고분자 매트릭스로 입자를 제조하거나 조성비가 다양한 물-에탄올 혼합액에 분산시켜도 유사하게 작동한다. 서로 다른 하이브리드 입자에서의 에너지 전이 효율과 이종 입자 간 거리의 관계를 나노 메탈 표면 에너지 전이 모델에 피팅하여 입자의 형광 스위칭 현상을 정량화 했다.
