Nanoparticles (NPs) have been widely researched in terms of their ability to self-assemble into ordered superlattice (SL). These SL displayed not only the intrinsic characteristics, which belong to individual NPs building blocks, but also unique collective optical, electronic, and mechanical properties which are tunable by the superlattice size. However, the limited size control of SL still remains a major obstacle for practical applications such as plasmon based sensing and optoelectronic coupling. Herein, we report a method to synthesize size tunable gold nanoparticle superlattices by using aldol reaction, a covalent bonding reaction, in conjunction with slow solvent evaporation by seed-mediated method concept. Gold nanoparticle functionalized with thiol polyethylene glycol formyl are linked to each other by carbon-carbon bonds formed by aldol reaction as the nanoparticle dispersion in aqueous NaOH solution is slowly evaporated, resulting in three dimensional NPSL. To further grow the as-preformed NPSL, we drop-cast the thiol polyethylene glycol formyl functionalized gold nanoparticle dispersed in aqueous NaOH solution on to the preformed NPSL. The seed-mediated growth concept of NPSL shows that it can control the resulting size of NPSL. The as-synthesized NPSL also show excellent structural stability in solvents of different polarities as well as dried condition and at temperature up to 185 oC. This new approach open-up new opportunities in the size control & stable synthesis of NPSL and its application.
나노 입자는 고도로 정렬된 초격자체로 자기 조립하는 능력 측면에서 광범위하게 연구되고 있다. 나노입자 초격자체는 개별 나노입자로는 얻을 수 없는 초격자체의 크기로 조정할 수 있는 고유한 집합적 광학, 전자 및 기계적 특성을 나타낸다. 그러나 나노입자 초격자체의 제한된 크기 제어는 플라즈몬 기반 감지 및 광전자 결합과 같은 실제 응용 분야에 여전히 주요 장애물로 남아 있습니다. 본 연구에서 금 나노입자의 시드 매개 개념을 이용하여 용매증발법과 함께 공유 결합 반응인 알돌 반응을 이용하여 크기 조절이 가능한 나노입자 초격자체를 합성하는 방법을 보고한다. 포르밀기로 기능화 된 금 나노입자가 수용액을 수산화나트륨 수용액과 혼합한 후 천천히 증발하여 3차원 나노입자 초격자체을 생성하고 알돌 반응에 의해 형성된 탄소-탄소 결합에 의해 나노입자가 서로 연결된다. 본 방법론으로 형성된 나노입자 초격자체를 추가로 성장시키기 위해, 수산화나트륨 수용액에 분산된 포르밀기로 기능화 된 금 나노입자 수용액을 사전에 형성된 나노입자 초격자체에 드랍 캐스트 한다. 시드 매개 개념을 적용하여 제조된 나노입자 초격자체는 크기를 제어할 수 있을 뿐만 아니라 비교적 균일한 크기로 합성 가능함을 보여준다. 합성된 나노입자 초격자체는 극성이 다른 용매와 건조 상태 및 최대 185 °C의 온도에서 우수한 구조적 안정성을 보여준다. 본 방법론은 새로운 접근 방식으로 나노입자 초격자체의 제조, 나노입자 초격자체의 용이한 크기 제어 및 초격자체의 높은 구조적 안정성으로 많은 응용 분야에서 새로운 기회를 열어줄 것으로 예상된다.
