The methods of plasmonic nanoparticle layer deposition are essential for practical application by enhancing and controlling the collective properties coming from the plasmon coupling effect of the nanoparticle supercrystals through the control of the number of nanoparticle layers as their optical and chemical properties is dramatically influenced by the number of the nanoparticle layers as well as the morphology and the size of individual nanoparticles. Up to now, various methods of nanoparticle layer deposition have been reported, such as using electrostatic interaction, dip coating, and interface mediated method. These methods, however, have a common problem, which is the relatively weak structural stability due to the limitation of the intermolecular interactions like van der Waals or dipole interaction. Here, the covalent bond-mediated nanoparticle layer deposition method is presented to enhance the structural stability of the nanoparticle supercrystals using the covalent bond reaction, one of the intramolecular interactions, as well as to ensure the highly ordered nanoparticle array with a simple and efficient synthesizing method. In this approach, nanoparticles functionalized with certain ligands, tail groups of which are involved in the esterification reaction that is one of the covalent bond reactions, are deposited stepwise on the substrates through a percolation-type growth process to form a highly ordered array. It was confirmed that the nanoparticle supercrystals realized in this approach maintain a more stable structure than the one fabricated by the conventional nanoparticle deposition methods in various solvents. Furthermore, this study is expected to be applied to various nanotechnology fields based on highly stable supercrystal structures fabricated by the nanoparticle layer deposition.
플라즈몬 나노입자 적층 방법은 개별 나노입자의 자가조립으로 형성되는 플라즈몬 나노입자 초결정체의 플라즈몬 결합 효과로 인한 광학적, 화학적 특성을 나노입자 적층 수 조절을 통해 구조체 고유의 특성 강화 및 제어를 통한 실질적인 응용에 있어 반드시 필요한 방법이다. 지금까지 전기적 상호작용, 딥 코팅, 그리고 계면 유도 방법 등 다양한 나노입자 적층 방법이 보고되었다. 하지만, 앞서 보고된 나노입자 적층 방법들은 반데르발스 혹은 쌍극자 상호작용과 같은 분자 간 상호작용을 통해 나노입자가 결속되어 있기 때문에 적층된 구조체의 구조적 안정성이 상대적으로 약하다는 공통적인 문제점이 있다. 본 연구에서는, 분자 내 상호작용 중 하나인 공유결합 반응을 이용하여 나노입자 초격자체의 구조적 안정성을 강화할 수 있는 나노입자 적층 방법을 제시하였다. 본 접근법에서는, 공유결합 반응 중 하나인 에스테르화 반응을 일으키는 말단 부분을 가진 특정 리간드로 기능화된 두 종류의 나노입자가 차례로 기판 위에 쌓여 퍼콜레이션 형태의 성장과정을 거쳐 고도로 정렬된 배열을 형성하게 된다. 이렇게 구현된 나노입자 초격자체는 다양한 용매 내에서 기존의 나노입자 적층 방법으로 제조된 초격자체보다 더 안정적인 구조를 유지한다는 것을 확인하였고, 나아가 높은 구조적 안정성을 확보한 나노입자 초결정체 적층법을 바탕으로 본 연구가 다양한 나노기술 응용분야에 활용될 수 있을 것으로 기대하고 있다.
