Au nanoparticle (Au NP) assemblies have attracted tremendous interests in various research fields owing to their unique optical properties, in which the electromagnetic fields are greatly enhanced between internal gaps. As incorporation of catalytic active metals such as Pd and Pt into Au NP assemblies, these hetero-nanostructures show excellent catalytic performances for photo-reduction reactions. In this study, I suggest the new synthetic method for the stable Au NP trimers in aqueous solution to control the galvanic replacement kinetics between Ag nanoprisms and Au precursors. Also, the Au@M (M= Pd, Pt) core shell NP trimers were successfully synthesized using Au NP trimers as templates. Au@M NP trimers effectively induce change of the plasmonic resonant energy decay mechanism and thus increment of absorption energy compared to Au NP trimers. This surprising property of Au@M NP trimers enables induce plasmon-driven photoreduction with efficient plasmonic energy transport on their catalytic surfaces. In-situ surface-enhanced Raman spectroscopy (SERS) monitoring shows the plasmon-mediated reduction of 4-nitrobenzenethiol on Au@M NP trimers. As a result, I could conclude that modification of the geometries and compositions with Au NP assemblies could enhance the catalytic activity. We expect that our synthetic strategies may facilitate designing new plasmonic hetero-nanostructures with desired functionalities.
금 나노입자의 어셈블리는 입자 사이 간격에 전기장을 증폭시킬 수 있는 뛰어난 플라즈모닉 갖고있어 많은 연구에서 관심을 받고 있다. 또한, 금 나노입자에 촉매 활성을 갖는 금속을 도입시킨 헤테로-나노구조체는 뛰어난 광 촉매 활성을 나타낸다. 본 연구에서는, 조절된 갈바닉 교환 반응을 통한 금 나노입자 삼합체 합성 방법을 개발하였다. 기존 연구를 바탕으로 이 금 나노입자 삼합체를 이용하여 촉매활성을 갖는 금속이 도입된 코어-쉘 나노입자 삼합체를 합성할 수 있었다. 금 나노입자 삼합체와는 다르게 코어-쉘 나노입자 삼합체의 경우 국소 표면 플라즈몬 공명 에너지의 흡수를 증강시켜 나노입자 표면으로 플라즈몬 공명 에너지를 효율적으로 전달할 수 있다. 이러한 에너지 전달 과정은 나노입자 표면에 광 환원 반응을 유도한다. 이 광 환원 반응을 실시간 표면 증강 라만 산란 분광법을 통하여 관측할 수 있었다. 본 연구는 나노입자의 구조 및 조성 변화가 플라즈모닉 광 촉매 활성을 증가를 유도할 수 있음을 보여주며, 이는 새로운 플라즈모닉 나노입자 촉매를 디자인할 때 적용 가능할 것이다.
