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Adsorption Behaviors of Amphiphilic AuNPs at the Interface between Diverse organic Solvents and Water

다양한 유기용매와 물 경계면에서의 양친매성 금나노입자의 흡착 거동

  • Yeon-Su Lim (Department of Chemical Engineering, Kumoh National Institute of Technology) ;
  • Yeong-min Lee (Department of Chemical Engineering, Kumoh National Institute of Technology) ;
  • Kyo-Chan Koo (Department of Management Engineering, Dankook University) ;
  • Hee-Young Lee (Department of Chemical Engineering, Kumoh National Institute of Technology)
  • 임연수 (금오공과대학교 화학공학과) ;
  • 이영민 (금오공과대학교 화학공학과) ;
  • 구교찬 (단국대학교 경영공학과) ;
  • 이희영 (금오공과대학교 화학공학과)
  • Received : 2023.12.13
  • Accepted : 2024.02.19
  • Published : 2024.03.31

Abstract

Amphiphilic gold nanoparticles, synthesized by the simultaneous binding of hydrophilic and hydrophobic ligands on their surfaces, find diverse applications in energy, bio, optical, electronic technologies, and various other fields. Particularly, these amphiphilic gold nanoparticles possess both hydrophilic and hydrophobic characteristics, enabling them to activate interface at the interface of immiscible fluids and form organized structures. The surface properties of gold nanoparticles play a crucial role in influencing the behaviors of amphiphilic gold nanoparticles at the interface of two fluids. Therefore, this study investigated the adsorption behaviors of gold nanoparticles at the organic solvent-water interface based on the surface characteristics of amphiphilic gold nanoparticles and the type of organic solvents. It was observed that the amount of adsorbed gold nanoparticles at the interface increased with the length of hydrocarbon chains in hydrophobic ligands and increased with shorter hydrocarbon chains in the organic solvent. Furthermore, using the Langmuir isotherm model, the study confirmed the formation of a monolayer by amphiphilic gold nanoparticles and obtained significant thermodynamic parameters simultaneously.

양친매성 금나노입자는 표면에 친수성 및 소수성 리간드가 동시에 결합된 입자로 에너지, 바이오, 광학, 전자 기술 분야 등 그 응용분야가 다양하다. 특히 이러한 양친매성 금나노입자는 친수성과 소수성 특성을 모두 지니고 있어 서로 섞이지 않는 두 유체의 경계면에서 계면을 활성화하고 정렬된 구조체를 형성할 수 있다. 여기서, 금나노입자의 표면 특성은 두 유체의 경계면에서 금나노입자의 거동에 중요한 영향을 미친다. 따라서 본 연구에서는 양친매성 금나노입자의 표면 특성 및 유기용매의 종류에 따른 금나노입자의 유기용매-물 경계면에서의 흡착 거동을 확인하였다. 소수성 리간드의 탄화수소가 길수록, 유기용매의 탄화수소가 짧을수록 계면에 흡착되는 금나노입자의 양이 증가함을 확인하였다. 또한 Langmuir 흡착등온식을 토대로 양친매성 금나노입자가 단일층을 이루고 있음을 확인함과 동시에 유의미한 열역학적 값(KL, Cmax)들을 얻었다.

Keywords

Acknowledgement

이 연구는 금오공과대학교 학술연구비로 지원되었음.

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