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라이스 대학 (Rice University)의 연구자들은 단점이 없는 금, 은 및 알루미늄 특성을 모두 보여주는 플라즈몬 마그네슘 나노 입자를 합성하고 분리했다. 연구팀은 플라즈몬을 방출하는 능력을 시험하기 위해 입자를 만들었는데, 외부로부터의 에너지에 의해 발생되었을 때 특정 금속의 표면에 파문을 일으키는 유령 전자 밴드이다. 이 연구는 미 화학회의 저널 나노 레터스 (Journal Nano Letters, 'Magnesium Nanoparticle Plasmonics')에 발표 되었다. 플라즈몬 물질은 빛을 집중시킬 수 있고 화학 및 생물학적 센서에 유용한 특성인 나노 크기로 그 힘을 집중시킬 수 있기 때문에 가치가 있다. 또한 광촉매 및 예를 들어 암 세포를 표적화할 수 있는 의학적 응용 분야에 사용될 수 있으며, 암세포를 파괴하기 위해 열을 발산하도록 촉발될 수 있다. 그러나 금 은은 가격이 비싸다. 산업 촉매 작용과 같이 매우 큰 규모로 값싼 물건을 만들려면 값이 비싸지 않아야 한다. 지구상에 풍부한 플라즈몬 재료 중 하나이기 때문에 알루미늄에 대해 환영했지만 중요한 결함이 있다. 알루미늄의 본질적인 속성은 자외선 범위에서 좋은 플라즈몬이지만 적외선 영역에서는 잘 보이지 않고 좋지 않다는 것을 의미하여 태양으로 광촉매를 하기 어렵다. 이러한 제한으로 인해 풍부한 마그네슘도 조사할 수 있는 기반을 마련했다. 적외선, 가시 광선 및 자외선 영역에서 공명할 수 있다고 이론적으로 밝혔지만 지금까지 마그네슘 단결정의 광학 특성을 만들고 볼 수 없었다. 연구팀이 제작한 것은 그 기본 격자의 육각형 특성을 완벽하게 반영한 나노 크기 결정이었다. 은, 금 및 알루미늄, 나노 스케일에서 연구하는데 사용된 모든 금속은 입방체 중심의 물질이다. 기본 구조의 대칭을 가진 큐브와 막대 및 물건을 만들 수 있다. 그러나 마그네슘은 육각형 격자를 가지고 있어 원자는 입방형 금속으로는 물리적으로 만들 수 없는 모양을 만들 수 있다. 최소한 나노 입자의 전형이 아닌 모양을 만들 수 있다. 이런 새로운 모양은 새로운 속성을 의미한다. 입자는 뜻밖에도 견고하다는 것이 입증되었다. 연구팀은 마그네슘 프리커서 (precursor)를 리튬 및 나프탈렌과 혼합하여 유기 금속 마그네슘 프리커서를 마그네슘 금속으로 환원시킬 수 있는 강력한 자유 라디칼을 생성하였다. 생성된 입자는 100 내지 300 나노 미터의 크기 및 30 내지 60 나노 미터의 두께를 갖는 육각형 판이었다. 벌크 마그네슘처럼, 그들은 물질의 플라즈몬 성질을 변화시키지 않고 마그네슘 주위에 추가로 산화되지 않도록 자기 제한 산화막을 형성한다는 것을 발견했다. 이는 합성 후 3 개월 및 대기 중 몇 주 후에도 안정적이었던 입자의 특징적인 형태를 보존하는데 도움이 되었다. 다음 단계는 입자의 플라즈몬 반응을 조정하는 데 도움이 되는 결합 분자로 입자를 강화하는 것이다. |
