KR102280104B1 - Method for preparing silver nanowire using m13 bacteriophage - Google Patents
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Abstract
본 발명의 M13 박테리오파지를 기반으로 하는 은 나노와이어의 제조방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로 M13 박테리오파지 자체의 환원력을 사용하기 때문에 추가적인 환원제를 사용하지 않으며, M13 박테리오파지를 템플릿으로 이용하기 때문에 은 나노와이어를 일 방향으로 길게 형성할 수 있고, 최적의 공정 환경으로 나노와이어를 제조하여 단결정의 형상으로 제조할 수 있는 M13 박테리오파지를 기반으로 하는 은 나노와이어의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing a silver nanowire based on M13 bacteriophage, and more specifically, it does not use an additional reducing agent because it uses the reducing power of the M13 bacteriophage itself, and uses the M13 bacteriophage as a template. It relates to a method for manufacturing silver nanowires based on M13 bacteriophage that can be formed long in one direction and can be manufactured in the shape of a single crystal by manufacturing the nanowires in an optimal process environment.
Description
본 발명의 M13 박테리오파지를 기반으로 하는 은 나노와이어의 제조방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로 M13 박테리오파지 자체의 환원력을 사용하기 때문에 추가적인 환원제를 사용하지 않으며, M13 박테리오파지를 템플릿으로 이용하기 때문에 은 나노와이어를 일 방향으로 길게 형성할 수 있고, 최적의 공정 환경으로 나노와이어를 제조하여 단결정의 형상으로 제조할 수 있는 M13 박테리오파지를 기반으로 하는 은 나노와이어의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing a silver nanowire based on M13 bacteriophage, and more specifically, it does not use an additional reducing agent because it uses the reducing power of the M13 bacteriophage itself, and uses the M13 bacteriophage as a template. It relates to a method for manufacturing silver nanowires based on M13 bacteriophage that can be formed long in one direction and can be manufactured in the shape of a single crystal by manufacturing the nanowires in an optimal process environment.
1D 나노물질은 도포관(waveguides), 바이오센서, 필터, 광전지 및 배터리와 같은 수많은 장치의 발전에서 결정적인 역할을 하였다. 이러한 재료의 다양한 장점에도 불구하고, 효율적이고 확장 가능한 방법으로 고품질의 금속 나노와이어를 제조하는 것은 여전히 힘든 일이다. 보다 구체적으로, 광전자(optoelectronic) 응용을 위해 짧은 다결정 나노와이어보다는 긴 단결정 나노와이어가 보다 유리하다. 나노 소자 응용에서 나노와이어의 내부 옴 저항(internal ohmic resistance)을 피하는 것은 불가능하다. 또한, 결정성은 전자 특성에 영향을 줄 뿐만 아니라 나노와이의 광학 특성에도 영향을 줄 수 있다. 다결정성으로 인해 상승하는 도메인 경계(domain boundaries) 및 표면 거칠기는 표면 플라즈몬이 감소될 수 있기 때문에 표면 플라즈몬 전파 길이를 제한할 수 있다. 게다가, 전체 품질 및 관련 특성은 나노와이어의 길이에 의존한다. 나노와이어 네트워크를 갖는 광전자 장치를 제조하는 경우, 실제 응용에서 그 가치를 실현하기 위해 100 μm 이상의 개별적 나노와이어 길이를 달성해야 한다. 하지만 단결정으로 나노와이어를 길게 제조하는 것은 매우 어려운게 현실이다.1D nanomaterials have played a crucial role in the development of numerous devices such as waveguides, biosensors, filters, photovoltaic cells and batteries. Despite the various advantages of these materials, it is still challenging to fabricate high-quality metal nanowires in an efficient and scalable manner. More specifically, long monocrystalline nanowires are more advantageous than short polycrystalline nanowires for optoelectronic applications. It is impossible to avoid the internal ohmic resistance of nanowires in nanodevice applications. In addition, crystallinity can affect not only the electronic properties, but also the optical properties of nanowires. Rising domain boundaries and surface roughness due to polycrystallinity can limit the surface plasmon propagation length as surface plasmons can be reduced. Moreover, the overall quality and related properties depend on the length of the nanowire. When fabricating optoelectronic devices with nanowire networks, individual nanowire lengths of 100 μm or more must be achieved to realize their value in practical applications. However, the reality is that it is very difficult to manufacture long nanowires from single crystals.
이러한 문제점을 해결하기 위해, 길이가 긴 형태의 금속 나노와이어를 합성하기 위한 방법으로 박테리오파지를 주형으로 사용하는 것이 하나의 대안일 수 있다. 파지는 바이오 나노와이어고, 단일 가닥 DNA를 캡슐화 하는 필라멘트 튜브와 같다. 또한, 화학적 반응기의 높은 밀도를 가지고 있어 합성 주형의 매력적인 재료로 이용되고 있다. 또 다른 측면에서, 바이러스 직행 자기조립 기술은 용액에서 완벽히 처리할 수 있고, 간단하고 상대적으로 저렴하다. 파지 직행 성장에는 많은 특징이 있지만, 해결해야하는 단점이 있다. 첫째, 파지의 길이는 성장할 수 있는 나노와이어의 길이를 제한한다. 둘째, 바이러스는 용액에 응집하는 경합이 있어 품질이 떨어지는 나노와이어를 형성한다.In order to solve this problem, as a method for synthesizing a metal nanowire having a long length, using a bacteriophage as a template may be one alternative. Phages are bionanowires, like filamentous tubes that encapsulate single-stranded DNA. In addition, it has a high density of chemical reactors and is used as an attractive material for synthetic molds. In another aspect, the virus direct self-assembly technique is completely processable in solution, simple and relatively inexpensive. Although phage direct growth has many characteristics, there are disadvantages that need to be addressed. First, the length of the phage limits the length of nanowires that can be grown. Second, viruses compete to aggregate in solution, forming nanowires of poor quality.
따라서, 전술한 문제점을 보완하기 위해 본 발명가들은 박테리오파지를 이용하여 일 방향으로 성장 가능한 단결정 금속 나노와이어의 제조방법의 개발이 시급하다 인식하여, 본 발명을 완성하였다.Therefore, in order to supplement the above-mentioned problems, the present inventors recognized that it is urgent to develop a method for manufacturing single-crystal metal nanowires that can be grown in one direction using bacteriophages, and completed the present invention.
본 발명의 목적은 M13 박테리오파지 자체의 환원력을 사용하여 추가적인 환원제를 사용하지 않으며, M13 박테리오파지를 템플릿으로 이용하여 은 나노와이어를 일 방향으로 나노미터(nm) 단위부터 마이크로미터(μm) 단위까지 길이를 조절하여 짧거나 길게 제조할 수 있는 M13 박테리오파지를 기반으로 하는 은 나노와이어의 제조방법을 제공하는 것이다.An object of the present invention is not to use an additional reducing agent using the reducing power of M13 bacteriophage itself, and the length of the silver nanowire in one direction from nanometers (nm) to micrometers (μm) using M13 bacteriophage as a template. It is to provide a method for manufacturing silver nanowires based on M13 bacteriophage that can be adjusted to produce short or long.
본 발명의 다른 목적은 용매와 은 이온 사이의 결합 친화력을 고려한 최적의 용매를 이용한 공정 환경을 확립함으로써 단결정의 은 나노와이어를 제조할 수 있는 M13 박테리오파지를 기반으로 하는 은 나노와이어의 제조방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a method for producing silver nanowires based on M13 bacteriophage capable of producing single-crystal silver nanowires by establishing a process environment using an optimal solvent in consideration of the binding affinity between the solvent and silver ions. will do
본 발명의 또 다른 목적은 분자 수준의 상호 작용을 기반으로 하여 모든 은에 용이하게 적용되어 표면이 균일한 형태의 단결정으로 나노와이어의 제조가 가능한 M13 박테리오파지를 기반으로 하는 은 나노와이어의 제조방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a method for producing silver nanowires based on M13 bacteriophage, which can be easily applied to all silver based on molecular-level interactions and can produce nanowires as single crystals with a uniform surface. will provide
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problems of the present invention are not limited to the problems mentioned above, and other problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 박테리오파지를 기반으로 하는 은 나노와이어의 제조방법을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a method for producing a silver nanowire based on bacteriophage.
이하, 본 명세서에 대하여 더욱 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present specification will be described in more detail.
본 발명은 하기의 단계를 포함하는 은 나노와이어의 제조방법을 제공한다.The present invention provides a method for producing a silver nanowire comprising the following steps.
(S1) M13 박테리오파지를 용매에 첨가하여 제1 용액을 제조하는 단계;(S1) preparing a first solution by adding M13 bacteriophage to a solvent;
(S2) 은염(Ag salt)을 용매에 첨가하여 제2 용액을 제조하는 단계; 및(S2) preparing a second solution by adding an Ag salt to a solvent; and
(S3) 상기 제1 용액에 상기 제2 용액을 첨가하여 은 나노와이어를 제조하는 단계.(S3) preparing a silver nanowire by adding the second solution to the first solution.
본 발명에 있어서, 상기 용매는 피리딘이고, 상기 은염은 질산은(AgNO3, Silver nitrate)인 것을 특징으로 한다.In the present invention, the solvent is pyridine, and the silver salt is silver nitrate (AgNO 3 , Silver nitrate).
본 발명에 있어서, 상기 은 나노와이어는 단결정인 것을 특징으로 한다.In the present invention, the silver nanowire is characterized in that it is a single crystal.
본 발명에 있어서, 상기 제1 용액 및 제2 용액은 1: 65 내지 95 mg/mL의 비율로 혼합되는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the first solution and the second solution are characterized in that 1: 65 to 95 mg / mL ratio is mixed.
본 발명에 있어서, 상기 은 나노와이어는 900 nm 내지 600 μm의 길이로 형성되는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the silver nanowire is characterized in that it is formed to a length of 900 nm to 600 μm.
본 발명의 금속 나노와이어의 제조방법은 M13 박테리오파지 자체의 환원력을 사용하여 추가적인 환원제를 사용하지 않으며, M13 박테리오파지를 템플릿으로 이용하여 금속 나노와이어를 일 방향으로 나노미터(nm) 단위부터 마이크로미터(μm) 단위까지 길이를 조절하여 짧거나 길게 제조할 수 있다.The manufacturing method of the metal nanowire of the present invention does not use an additional reducing agent using the reducing power of the M13 bacteriophage itself, and the metal nanowire in one direction using the M13 bacteriophage as a template from nanometer (nm) units to micrometers (μm) ) can be made short or long by adjusting the length up to the unit.
또한, 본 발명의 금속 나노와이어의 제조방법은 용매와 금속 이온 사이의 결합 친화력을 고려한 최적의 용매를 이용한 공정 환경을 확립함으로써 단결정의 금속 나노와이어를 제조할 수 있다.In addition, the method for manufacturing a metal nanowire of the present invention can manufacture a single crystal metal nanowire by establishing a process environment using an optimal solvent in consideration of the binding affinity between the solvent and the metal ion.
게다가, 본 발명의 금속 나노와이어의 제조방법은 분자 수준의 상호 작용을 기반으로 하여 모든 금속에 용이하게 적용되어 금속 종류에 국한되지 않고 표면에 균일하게 단결정으로 나노와이어의 제조가 가능하다.In addition, the method for manufacturing metal nanowires of the present invention is easily applied to all metals based on molecular-level interactions, so that it is possible to manufacture nanowires as single crystals uniformly on the surface without being limited to metal types.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.Effects of the present invention are not limited to the effects mentioned above, and other effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description of the claims.
도 1은 용매에 따른 은(Ag, silver) 이온 및 M13 박테리오파지 사이의 결합 친화도를 계산한 그래프이다.
도 2는 피리딘을 이용하여 제조된 은 나노와이어(실시예 1)을 이용하여 M13 박테리오파지 주변에 은 이온이 결정화되는 과정을 확인한 TEM 이미지이다.
도 3은 용매(피리딘, 에탄올 및 물)에 따른 은 나노와이어의 전기 화학적 특성을 확인한 CV 그래프이다.
도 4는 피리딘(실시예 1), 에탄올(비교예 1) 및 물(비교예 2)을 용매로 이용하여 제조된 은 나노와이어의 SEM 이미지이다.
도 5는 은 나노와이어의 표면에 균일하게 은이 단결정으로 형성된 것을 확인한 EDS 맵핑 이미지이다.
도 6은 M13 박테리오파지의 첨가 유무에 따라 제조되는 은 나노와이어의 일 방향 성장성을 확인한 SEM 이미지이다.
도 7은 상기 제1 용액 및 제2 용액의 혼합되는 농도비에 따라 제조되는 은 나노와이어의 SEM 이미지이다.1 is a graph calculating the binding affinity between silver (Ag, silver) ions and M13 bacteriophage according to the solvent.
2 is a TEM image confirming the crystallization of silver ions around M13 bacteriophage using silver nanowires (Example 1) prepared using pyridine.
3 is a CV graph confirming the electrochemical properties of silver nanowires according to solvents (pyridine, ethanol and water).
4 is an SEM image of silver nanowires prepared using pyridine (Example 1), ethanol (Comparative Example 1), and water (Comparative Example 2) as solvents.
5 is an EDS mapping image confirming that silver is uniformly formed as a single crystal on the surface of the silver nanowire.
6 is an SEM image confirming the unidirectional growth of silver nanowires prepared with or without the addition of M13 bacteriophage.
7 is an SEM image of silver nanowires prepared according to a mixing concentration ratio of the first solution and the second solution.
본 명세서에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.The terms used in this specification have been selected as currently widely used general terms as possible while considering the functions in the present invention, which may vary depending on the intention or precedent of a person skilled in the art, the emergence of new technology, and the like. In addition, in a specific case, there is a term arbitrarily selected by the applicant, and in this case, the meaning will be described in detail in the description of the corresponding invention. Therefore, the term used in the present invention should be defined based on the meaning of the term and the overall content of the present invention, rather than the name of a simple term.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in a commonly used dictionary should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related art, and should not be interpreted in an ideal or excessively formal meaning unless explicitly defined in the present application. does not
수치 범위는 상기 범위에 정의된 수치를 포함한다. 본 명세서에 걸쳐 주어진 모든 최대의 수치 제한은 낮은 수치 제한이 명확히 쓰여져 있는 것처럼 모든 더 낮은 수치 제한을 포함한다. 본 명세서에 걸쳐 주어진 모든 최소의 수치 제한은 더 높은 수치 제한이 명확히 쓰여져 있는 것처럼 모든 더 높은 수치 제한을 포함한다. 본 명세서에 걸쳐 주어진 모든 수치 제한은 더 좁은 수치 제한이 명확히 쓰여져 있는 것처럼, 더 넓은 수치 범위 내의 더 좋은 모든 수치 범위를 포함할 것이다.Numerical ranges are inclusive of the values defined in that range. Every maximum numerical limitation given throughout this specification includes all lower numerical limitations as if the lower numerical limitation were expressly written. Every minimum numerical limitation given throughout this specification includes all higher numerical limitations as if the higher numerical limitation were expressly written. Any numerical limitation given throughout this specification shall include all numerical ranges within the broader numerical range, as if the narrower numerical limitation were expressly written.
이하, 본 발명의 실시예를 상세히 기술하나, 하기 실시예에 의해 본 발명이 한정되지 아니함은 자명하다.Hereinafter, examples of the present invention will be described in detail, but it is obvious that the present invention is not limited by the following examples.
본 발명은 하기의 단계를 포함하는 은 나노와이어의 제조방법을 제공한다.The present invention provides a method for producing a silver nanowire comprising the following steps.
(S1) M13 박테리오파지를 용매에 첨가하여 제1 용액을 제조하는 단계;(S1) preparing a first solution by adding M13 bacteriophage to a solvent;
(S2) 은염(Ag salt)을 용매에 첨가하여 제2 용액을 제조하는 단계; 및(S2) preparing a second solution by adding an Ag salt to a solvent; and
(S3) 상기 제1 용액에 상기 제2 용액을 첨가하여 은 나노와이어를 제조하는 단계.(S3) preparing a silver nanowire by adding the second solution to the first solution.
보다 구체적으로, 상기 (S1) 단계는 M13 박테리오파지를 용매에 첨가하여 제1 용액을 제조하는 단계;일 수 있다.More specifically, the step (S1) may be a step of preparing a first solution by adding M13 bacteriophage to a solvent.
상기 M13 박테리오파지는 사상형(filamentous) 박테리오파지로 원형의(circular) 외가닥(single strand) DNA를 가진 긴 원통형(cylinder)의 단백질 외피로 구성된 박테리오파지를 의미한다. 보다 구체적으로, 상기 M13 박테리오파지는 단백질 외피는 다섯 가지 다른 종류의 단백질로 구성되어 있지만 (P3, P6, P7, P8, P9) 대부분은 gene 8에서 발현되는 P8로 파지의 외피단백질을 구성되어 있다. 상기 P8의 구조는 α-나선형 입자로 되어 있고 반복적인 정렬로 파지의 긴 외피를 구성하고 있다. M13 박테리오파지를 구성하는 다섯 가지 종류의 외피 단백질들은 M13 박테리오파지 입자의 구조적 안정성을 위해 존재하고 특히, P3은 기주 세포의 인식과 이들의 감염에 필수적인 역할을 하며 세부분의 도메인(domain)으로 구성되어 있다.The M13 bacteriophage is a filamentous bacteriophage and means a bacteriophage composed of a long cylindrical protein coat having a circular (single strand) DNA. More specifically, the M13 bacteriophage has a protein coat composed of five different types of proteins (P3, P6, P7, P8, P9), but most of them are P8 expressed in gene 8, which constitutes the coat protein of the phage. The structure of P8 is composed of α-helical particles and constitutes the long envelope of the phage in repetitive alignment. Five types of envelope proteins constituting M13 bacteriophage exist for structural stability of M13 bacteriophage particles. In particular, P3 plays an essential role in host cell recognition and infection, and consists of subdivision domains. .
본 발명에 적용된 상기 M13 박테리오파지는 pVIII 펩티드의 말단에 EDG 펩타이드(Glutamic acid (E) - Aspartic acid (D) - Glycine acid (G))가 존재하는 M13 박테리오파지일 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 EDG 펩타이드는 Glutamic acid(E)와 Aspartic acid(D)가 말단에 잉여 전자를 하나씩 띄고 있는 구조로서, 이로 인해 상기 M13 박테리오파지의 표면에 2 x 2700개의 잉여 전자가 존재하여 상당한 음극 특성을 나타내게 된다. 또한,상기 pVIII 펩티드의 말단에 EDG 펩타이드가 존재하는 M13 박테리오파지는 우수한 친수성을 나타낼 수 있다.The M13 bacteriophage applied to the present invention may be an M13 bacteriophage in which the EDG peptide (Glutamic acid (E) - Aspartic acid (D) - Glycine acid (G)) is present at the end of the pVIII peptide. More specifically, the EDG peptide has a structure in which Glutamic acid (E) and Aspartic acid (D) have one surplus electron at the ends, and due to this, 2 x 2700 surplus electrons exist on the surface of the M13 bacteriophage, resulting in a significant negative electrode. characteristics will be displayed. In addition, M13 bacteriophage having an EDG peptide at the end of the pVIII peptide may exhibit excellent hydrophilicity.
상기 M13 박테리오파지는 상기 은 나노와이어의 템플릿(template)으로 이용될 수 있다. 상기 M13 박테리오파지는 상기 은 나노와이어의 템플릿으로 이용될 경우, 일 방향 성장 방향성을 가지게 되어 다 방향으로 성정되는 나노실린더(nanocylinder)의 형태가 아닌 일 방향으로 성장되는 직선형태의 은 나노와이어의 제조가 가능하다. The M13 bacteriophage may be used as a template of the silver nanowire. When the M13 bacteriophage is used as a template of the silver nanowire, it has a unidirectional growth direction and is not in the form of a nanocylinder grown in multiple directions, but in a linear form of silver nanowires that are grown in one direction. It is possible.
상기 M13 박테리오파지를 용매에 첨가하고 균일하게 분산시키기 위해 5 내지 30분 동안 볼텍스(vortex)를 수행할 수 있다. 상기 볼텍스를 수행함으로써 상기 용매 내에 M13 박테리오파지가 균일하게 분산될 수 있다.The M13 bacteriophage may be added to the solvent and vortexed for 5 to 30 minutes to uniformly disperse. By performing the vortex, M13 bacteriophage can be uniformly dispersed in the solvent.
상기 용매는 피리딘일 수 있다. 상기 피리딘을 용매로 이용할 경우 M13 박테리오파지의 표면에 결정화될 은 이온 사이의 우수한 결합 친화도를 이용하여 상기 은 이온의 결정화 속도를 조절할 수 있고, 이로 인해 상기 M13 박테리오파기의 표면에 은이 단결정 형태의 결정화된 은 나노와이어의 제조가 가능하게 된다.The solvent may be pyridine. When the pyridine is used as a solvent, the crystallization rate of the silver ions can be controlled by using the excellent binding affinity between the silver ions to be crystallized on the surface of the M13 bacteriophage, and this results in the crystallization of silver in a single crystal form on the surface of the M13 bacteriophage. It becomes possible to manufacture silver nanowires.
본 발명에 있어서, 상기 (S2) 단계는 은염을 용매에 첨가하여 제2 용액을 제조하는 단계;일 수 있다.In the present invention, the step (S2) may be a step of preparing a second solution by adding a silver salt to a solvent.
상기 은염은 질산은(AgNO3, Silver nitrate)일 수 있다. 보다 구체적으로, 황산은(Silver sulfate, Ag2SO4)의 경우 0.83 g/100 mL(25 ℃ 기준), 염화은(Silver chloride, AgCl)의 경우 520 μg/100 mL (50 ℃ 기준), ㅊ/100 mL(20°C 기준)에 불과한 반면, 상기 질산은의 경우 256 g/100 mL (25 ℃ 기준)이며, 0 ℃의 환경에서도 122 g/100 mL의 높은 용해도를 갖는다. 상기 질산은의 용해도가 우수함에 따라 용매 사이의 결합 친화도를 높일 수 있게 되므로, 상기 은염은 질산은이 가장 바람직하다.The silver salt may be silver nitrate (AgNO 3 , Silver nitrate). More specifically, in the case of silver sulfate (Ag 2 SO 4 ), 0.83 g/100 mL (at 25 °C), in the case of silver chloride (AgCl), 520 µg/100 mL (at 50 °C), ch/ While only 100 mL (based on 20°C), the silver nitrate is 256 g/100 mL (based on 25°C), and has a high solubility of 122 g/100 mL even in an environment of 0°C. As the solubility of the silver nitrate is excellent, the binding affinity between solvents can be increased, so that the silver salt is most preferably silver nitrate.
상기 용매는 피리딘일 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 은염의 은 이온과 피리딘 사이의 결합 친화도가 우수하여, 상기 은과 피리딘 사이 작용하는 상호 작용 에너지가 가장 안정적이다. 다시 말해, 상기 은과 피리딘의 강한 결합(우수한 결합 친화도)으로 인해 상기 M13 박테리오파지에 은 이온이 결정화될 때 천천히 결정화될 수 있으며, 이로 인해 상기 M13 박테리오파지 표면에 다결정이 아닌 단결정의 은 나노와이어가 형성될 수 있다.The solvent may be pyridine. More specifically, since the binding affinity between the silver ion and pyridine of the silver salt is excellent, the interaction energy between the silver and pyridine is the most stable. In other words, due to the strong binding (excellent binding affinity) between silver and pyridine, when silver ions are crystallized in the M13 bacteriophage, they can be slowly crystallized, which results in the formation of single-crystal silver nanowires on the surface of the M13 bacteriophage. can be formed.
상기 피리딘은 상기 은 이온 사이에서 환원 동역학을 제한하는 용매일 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 피리딘은 M13 박테리오파지의 표면에 은 이온이 결정화될 때, 가장 안정적이고 우수한 은 이온의 마이그레이션(migration) 특성을 가질 수 있다.The pyridine may be a solvent that limits the reduction kinetics between the silver ions. More specifically, the pyridine may have the most stable and excellent silver ion migration properties when silver ions are crystallized on the surface of M13 bacteriophage.
본 발명에 있어서, 상기 (S3) 단계는 상기 제1 용액에 상기 제2 용액을 첨가하여 은 나노와이어를 제조하는 단계;일 수 있다.In the present invention, the step (S3) may be a step of preparing a silver nanowire by adding the second solution to the first solution.
상기 제1 용액에 상기 제2 용액을 첨가할 때, 균일한 혼합을 위해 추가적으로 교반을 수행할 수 있다. 상기 교반은 1 내지 30분 동안 수행될 수 있으며, 바람직하게는 10 내지 20분 동안 수행될 수 있다.When adding the second solution to the first solution, additional stirring may be performed for uniform mixing. The stirring may be carried out for 1 to 30 minutes, preferably for 10 to 20 minutes.
상기 제1 용액에 상기 제2 용액을 첨가하여 은 나노와이어가 제조되면, 상기 은 나노와이어를 25 내지 28 ℃에서 유지하는 단계;를 추가적으로 포함할 수 있다. 상기 유지는 1 내지 10 시간 동안 수행될 수 있으며, 바람직하게는 3 내지 7 시간 동안 수행될 수 있고, 가장 바람직하게는 4 내지 6 시간 동안 수행될 수 있으며, 상기 은 나노와이어의 단계가 완료되는 시간이라면 용이하게 적용될 수 있다.When the silver nanowire is prepared by adding the second solution to the first solution, maintaining the silver nanowire at 25 to 28° C. may be additionally included. The holding may be performed for 1 to 10 hours, preferably for 3 to 7 hours, and most preferably for 4 to 6 hours, the time at which the step of the silver nanowire is completed If so, it can be easily applied.
상기 제1 용액 및 상기 제2 용액은 1: 65 내지 95 mg/mL의 비율로 혼합될 수 있다. 상기 제1 용액 및 제2 용액이 1: 65 mg/mL 미만의 비율로 혼합될 경우, 상기 M13 박테리오파지에 결정화되는 은 이온의 양이 감소되어 균일한 간격을 갖는 은 나노와이어의 형성이 어려우며, 상기 제1 용액 및 제2 용액이 1: 95 mg/mL 초과하여 혼합될 경우 M13 박테리아파지에 결정화되는 은 이온의 양이 과량되어 은 이온이 응집되는 현상이 발생하고 이로 인해 단결정의 은 나노와이어 제조가 불가능하게 된다. 따라서, 상기 제1 용액 및 제2 용액은 1: 65 내지 95 mg/mL의 비율로 혼합되는 것이 바람직하다.The first solution and the second solution may be mixed in a ratio of 1: 65 to 95 mg/mL. When the first solution and the second solution are mixed at a ratio of 1: 65 mg/mL or less, the amount of silver ions crystallized in the M13 bacteriophage is reduced, making it difficult to form silver nanowires with uniform spacing, When the first solution and the second solution are mixed in excess of 1: 95 mg/mL, the amount of silver ions crystallized in the M13 bacteriophage is excessive, causing aggregation of silver ions, which prevents the production of single-crystal silver nanowires it becomes impossible Accordingly, the first solution and the second solution are preferably mixed in a ratio of 1: 65 to 95 mg/mL.
상기 은 나노와이어는 900 nm 내지 600 μm의 길이로 형성될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 은 나노와이어는 M13 박테리오파지의 표면에 생성되는 것으로, 상기 M13 박테리오파지의 길이가 약 880 nm이므로 상기 은 나노와이어는 상기 M13 박테리오파지의 길이보다 긴 길이인 900 nm의 길이부터 형성될 수 있다. 상기 은 나노와이어는 나노미터(nm) 단위뿐만 아니라 마이크로미터(μm) 단위의 길이까지 제조 가능하여 낮은 접합 밀도 및 저항 손실을 필요로 하는 전극에 이용될 수 있다.The silver nanowire may be formed to a length of 900 nm to 600 μm. More specifically, the silver nanowire is generated on the surface of M13 bacteriophage, and since the length of the M13 bacteriophage is about 880 nm, the silver nanowire may be formed from a length of 900 nm, which is longer than the length of the M13 bacteriophage. have. The silver nanowire can be manufactured to a length of not only nanometers (nm) but also micrometers (μm), so that it can be used for electrodes requiring low junction density and resistance loss.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해 질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하세 알려 주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.Advantages and features of the present invention, and methods of achieving them, will become apparent with reference to the embodiments described below in detail. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but may be implemented in various different forms, and only the embodiments allow the disclosure of the present invention to be complete, and common knowledge in the technical field to which the present invention pertains It is provided to fully inform those who have the scope of the invention, and the present invention is only defined by the scope of the claims.
이하에서 언급된 시약 및 용매는 특별한 언급이 없는 한 Sigma-Aldrich Korea로부터 구입한 것이며, 양자역학 기반 범밀도함수(DFT) 계산은 Gaussian 09 프로그램 사용하였으며, GD 펩타이드와 실버 이온의 흡착 구조를 최적화하기 위해 B3LYP hybrid functional with LanL2DZ basis set 사용하였RH, 전하 분포 시뮬레이션은 Vienna ab-initio simulation package를 사용하여 계산되었다. 또한, 순환전압전류(Cyclic Voltammetry, CV)는 The K0264 Micro-Cell Kit / AMETEK Scientific instruments(프로그램 DY2000 사용)로 측정하였으며, 실시예 및 비교예에 이용된 M13 박테리오파지는 약 880 nm의 길이, 약 6.6 nm의 직경, 표면에 약 2700개의 펩타이드를 함유하는 M13 박테리오파지를 이용하였다.The reagents and solvents mentioned below were purchased from Sigma-Aldrich Korea unless otherwise specified, and the Gaussian 09 program was used to calculate the quantum mechanics-based general density function (DFT), and to optimize the adsorption structure of GD peptide and silver ions. For this purpose, the B3LYP hybrid functional with LanL2DZ basis set was used for RH, and the charge distribution simulation was calculated using the Vienna ab-initio simulation package. In addition, cyclic voltammetry (CV) was measured with The K0264 Micro-Cell Kit / AMETEK Scientific instruments (program DY2000), and the M13 bacteriophage used in Examples and Comparative Examples has a length of about 880 nm, about 6.6 A diameter of nm, M13 bacteriophage containing about 2700 peptides on the surface was used.
실시예 1. 본 발명의 은 나노와이어 1Example 1. Silver nanowire 1 of the present invention
pVIII 펩티드의 말단에 있는 EDG 펩타이드를 함유하는 M13 박테리오파지를 피리딘에 첨가하고, 15분간 볼텍스 처리하여 피리딘 내에 M13 박테리오파지는 분산된 0.01 mg/mL의 제1 용액을 제조하였다. 그리고, 질산은(AgNO3)을 피리딘에 첨가하여 5 mM의 제2 용액을 제조하였다. 다음으로, 상기 제1 용액에 상기 제2 용액을 첨가하여 15분 동안 교반하여 은 나노와이어를 제조하고, 상기 은 나노와이어를 실온에서 5시간 동안 건조하여 최종적으로 은 나노와이어를 제조하였다.M13 bacteriophage containing the EDG peptide at the end of the pVIII peptide was added to pyridine and vortexed for 15 minutes to prepare a first solution of 0.01 mg/mL of M13 bacteriophage dispersed in pyridine. Then, silver nitrate (AgNO 3 ) was added to pyridine to prepare a second solution of 5 mM. Next, the second solution was added to the first solution and stirred for 15 minutes to prepare silver nanowires, and the silver nanowires were dried at room temperature for 5 hours to finally prepare silver nanowires.
비교예 1. 에탄올에서 제조된 비교 은 나노와이어 1Comparative Example 1. Comparative silver nanowire 1 prepared in ethanol
M13 박테리오파지를 에탄올에 첨가하고, 15분간 볼텍스하여 피리딘 내에 M13 박테리오파지는 분산시켜 0.01 mg/mL의 제1 용액을 제조하였다. 그리고, 질산은(AgNO3)을 에탄올에 첨가하여 5 mM의 제2 용액을 제조하였다. 다음으로, 상기 제1 용액에 상기 제2 용액을 첨가하여 15분 동안 교반하여 은 나노와이어를 제조하고, 상기 은 나노와이어를 실온에서 5시간 동안 건조하여 최종적으로 비교 은 나노와이어 1을 제조하였다.M13 bacteriophage was added to ethanol, and the M13 bacteriophage was dispersed in pyridine by vortexing for 15 minutes to prepare a first solution of 0.01 mg/mL. Then, silver nitrate (AgNO 3 ) was added to ethanol to prepare a second solution of 5 mM. Next, the second solution was added to the first solution and stirred for 15 minutes to prepare a silver nanowire, and the silver nanowire was dried at room temperature for 5 hours to finally prepare a comparative silver nanowire 1.
비교예 2. 물에서 제조된 비교 은 나노와이어 2Comparative Example 2.
M13 박테리오파지을 물에 첨가하고, 15분간 볼텍스하여 피리딘 내에 M13 박테리오파지는 분산시켜 0.01 mg/mL의 제1 용액을 제조하였다. 그리고, 질산은(AgNO3)을 물에 첨가하여 5 mM의 제2 용액을 제조하였다. 다음으로, 상기 제1 용액에 상기 제2 용액을 첨가하여 15분 동안 교반하여 은 나노와이어를 제조하고, 상기 은 나노와이어를 실온에서 5시간 동안 건조하여 최종적으로 비교 은 나노와이어 2를 제조하였다.M13 bacteriophage was added to water, and the M13 bacteriophage was dispersed in pyridine by vortexing for 15 minutes to prepare a first solution of 0.01 mg/mL. Then, silver nitrate (AgNO 3 ) was added to water to prepare a second solution of 5 mM. Next, the second solution was added to the first solution and stirred for 15 minutes to prepare a silver nanowire, and the silver nanowire was dried at room temperature for 5 hours to finally prepare a
비교예 3. M13 박테리오파지가 첨가되지 않은 비교 은 나노와이어 3Comparative Example 3. Comparative silver nanowire 3 without the addition of M13 bacteriophage
질산은(AgNO3)을 피리딘에 첨가하여 은 나노와이어를 제조하고, 상기 은 나노와이어를 실온에서 5시간 동안 건조하여 최종적으로 비교 은 나노와이어 3을 제조하였다.Silver nitrate (AgNO 3 ) was added to pyridine to prepare silver nanowires, and the silver nanowires were dried at room temperature for 5 hours to finally prepare comparative silver nanowires 3 .
비교예 4. M13 박테리오파지 첨가 농도에 따른 비교 은 나노와이어 4Comparative Example 4. Comparative silver nanowire 4 according to the concentration of M13 bacteriophage added
M13 박테리오파지를 피리딘에 첨가하고, 15분간 볼텍스하여 피리딘 내에 M13 박테리오파지는 분산시켜 0.005 mg/mL의 제1 용액을 제조하였다. 그리고, 질산은(AgNO3)을 에탄올에 첨가하여 5 mM의 제2 용액을 제조하였다. 다음으로, 상기 제1 용액에 상기 제2 용액을 첨가하여 15분 동안 교반하여 은 나노와이어를 제조하고, 상기 은 나노와이어를 실온에서 5시간 동안 건조하여 최종적으로 비교 은 나노와이어 4를 제조하였다.M13 bacteriophage was added to pyridine, and the M13 bacteriophage was dispersed in pyridine by vortexing for 15 minutes to prepare a first solution of 0.005 mg/mL. Then, silver nitrate (AgNO 3 ) was added to ethanol to prepare a second solution of 5 mM. Next, the second solution was added to the first solution and stirred for 15 minutes to prepare a silver nanowire, and the silver nanowire was dried at room temperature for 5 hours to finally prepare a comparative silver nanowire 4.
비교예 5. M13 박테리오파지 첨가 농도에 따른 비교 은 나노와이어 5Comparative Example 5.
M13 박테리오파지를 피리딘에 첨가하고, 15분간 볼텍스하여 피리딘 내에 M13 박테리오파지는 분산시켜 0.1 mg/mL의 제1 용액을 제조하였다. 그리고, 질산은(AgNO3)을 에탄올에 첨가하여 5 mM의 제2 용액을 제조하였다. 다음으로, 상기 제1 용액에 상기 제2 용액을 첨가하여 15분 동안 교반하여 은 나노와이어를 제조하고, 상기 은 나노와이어를 실온에서 5시간 동안 건조하여 최종적으로 비교 은 나노와이어 5를 제조하였다.M13 bacteriophage was added to pyridine, and the M13 bacteriophage was dispersed in pyridine by vortexing for 15 minutes to prepare a first solution of 0.1 mg/mL. Then, silver nitrate (AgNO 3 ) was added to ethanol to prepare a second solution of 5 mM. Next, the second solution was added to the first solution and stirred for 15 minutes to prepare a silver nanowire, and the silver nanowire was dried at room temperature for 5 hours to finally prepare a
실험예 1. 용매에 따른 결합 친화도 확인Experimental Example 1. Confirmation of binding affinity according to solvent
양자역학 기반 범밀도함수(DFT) 계산 방법을 통해 은 이온 및 용매; 및 은 이온 및 M13 박테리오파지 사이의 흡착 에너지(결합 친화도)를 확인하였으며, 그 결과를 도 1에 나타내었다.Silver ions and solvents through quantum mechanics-based universal density function (DFT) calculation method; And the adsorption energy (binding affinity) between the silver ion and the M13 bacteriophage was confirmed, and the results are shown in FIG. 1 .
도 1을 참조하면, 피리딘, 아세톤, 에탄올 및 물과 은 이온 사이의 흡착 에너지에서 피리딘의 에너지가 가장 큰 것을 확인할 수 있으며, 이는 가장 안정한 결합을 하고 있음을 나타낸다. 보다 구체적으로, 은 이온과 용매 사이의 흡착 에너지가 클수록 은 이온이 M13 박테리오파지의 표면에 천천히 결정화됨을 나타내는 것을 의미한다.Referring to FIG. 1 , it can be seen that the energy of pyridine is the largest in the adsorption energy between pyridine, acetone, ethanol, and water and silver ions, which indicates that it has the most stable bond. More specifically, it means that the larger the adsorption energy between the silver ions and the solvent, the slower the silver ions crystallize on the surface of the M13 bacteriophage.
실험예 2. 은 이온의 결정화 확인Experimental Example 2. Confirmation of crystallization of silver ions
피리딘을 이용하여 제조된 은 나노와이어(실시예 1)을 이용하여 M13 박테리오파지 주변에 은 이온이 결정화되는 과정을 확인하기 위해 TEM을 측정하였으며, 그 결과를 도 2에 나타내었다.TEM was measured to confirm the crystallization of silver ions around M13 bacteriophage using silver nanowires (Example 1) prepared using pyridine, and the results are shown in FIG. 2 .
도 2를 참조하면, 피리딘을 이용하여 제조된 은 나노와이어(실시예 1)의 경우, 은 이온과 피리딘 사이의 높은 결합 친화도로 인해 M13 박테리오파지 표면에 은 이온이 결정화되는 결정화 속도가 충분히 느리기 때문에 특별한 전처리 없이 자연 건조에 의해 은 나노와이어를 제조할 수 있었다. 보다 구체적으로 도 2(a) 내지 도 2(c)는 은 나노와이의 제조 과정에서 시간이 지남에 따라 은 이온이 M13 박테리오파지 표면에 모여드는 것을 보여준다. Referring to FIG. 2 , in the case of silver nanowires prepared using pyridine (Example 1), due to the high binding affinity between silver ions and pyridine, the crystallization rate at which silver ions are crystallized on the surface of M13 bacteriophage is sufficiently slow. Silver nanowires could be produced by natural drying without pretreatment. More specifically, FIGS. 2(a) to 2(c) show that silver ions gather on the surface of M13 bacteriophage over time in the manufacturing process of silver nanowires.
실험예 3. 용매에 따른 전기화학적 특성 확인Experimental Example 3. Confirmation of electrochemical properties according to solvent
용매에 따른 전기화학적 특성을 확인하기 위해, 용매(피리딘, 에탄올 및 물), 용매+M13 박테리오파지 및 용매+M13 박테리오파지+은 이온의 CV를 측정하였다. 상기 CV는 -2 내지 2 V의 전압 범위에서 측정하였으며, Reference로 염화은(AgCl)을 사용하였고, 그 결과를 도 3에 나타내었다.In order to confirm the electrochemical properties according to the solvent, the CV of the solvent (pyridine, ethanol and water), the solvent + M13 bacteriophage and the solvent + M13 bacteriophage + silver ions were measured. The CV was measured in a voltage range of -2 to 2 V, and silver chloride (AgCl) was used as a reference, and the results are shown in FIG. 3 .
도 3(a)를 참조하면, 순수한 피리딘 용매에서는 전기화학적 활성이 확인되지 않았고, M13 박테리오파지가 첨가되면 매우 희미한 산화-환원 반응이 확인되었다. 또한, 피리딘+M13 박테리오파지+은 이온이 포함된 은 나노와이어(실시예 1)의 경우 환원 피크(i) 및 산화 피크(i’)의 2개의 명백한 피크가 확인되는데, 이는 단결정의 은 나노와이어가 형성되었음을 의미한다. 도 3(b)를 참조하면, 에탄올의 경우 원래부터 산화-환원 반응이 나타내는 것을 확인할 수 있다. 또한, 에탄올+M13 박테리오파지+은 이온(비교에 1)이 포함된 은 나노와이어의 경우, 2개의 산화-환원 쌍(ii-ii’, iii-iii’)이 확인되는데, 이는 다결정성의 은 나노와이어가 형성된 것을 의미한다. 도 3(c)를 참조하면, 에탄올과 마찬가지로 물의 경우도 원래부터 산화-환원 반응이 나타내는 것을 확인할 수 있다. 또한, 물+M13 박테리오파지+은 이온(비교예 2)이 포함된 은 나노와이어의 경우 다중 산화-환원 쌍이 확인되는데, 이는 결정성의 은 나노와이어가 제대로 형성되지 않았기 때문이다. 상기 결과로부터 피리딘을 이용한 은 나노와이어에서만 단결정성의 나노와이어가 형성될 수 있음이 입증된 것이다.Referring to Figure 3 (a), the electrochemical activity was not confirmed in the pure pyridine solvent, when M13 bacteriophage was added, a very faint oxidation-reduction reaction was confirmed. In addition, in the case of a silver nanowire containing pyridine + M13 bacteriophage + silver ions (Example 1), two distinct peaks, a reduction peak (i) and an oxidation peak (i'), are identified, which indicate that the single crystal silver nanowire means formed. Referring to Figure 3 (b), in the case of ethanol, it can be confirmed that the oxidation-reduction reaction from the original. In addition, in the case of silver nanowires containing ethanol + M13 bacteriophage + silver ions (1 in comparison), two redox pairs (ii-ii', iii-iii') are identified, which are polycrystalline silver nanowires. means that it is formed. Referring to FIG. 3(c) , it can be confirmed that the oxidation-reduction reaction is originally exhibited in the case of water as in ethanol. In addition, in the case of silver nanowires containing water + M13 bacteriophage + silver ions (Comparative Example 2), multiple oxidation-reduction pairs were confirmed, because crystalline silver nanowires were not properly formed. From the above results, it is proven that single crystal nanowires can be formed only from silver nanowires using pyridine.
실험예 4. SEM 이미지 확인Experimental Example 4. SEM image confirmation
본 발명의 제조방법에 의해 제조된 은 나노와이어가 단결정으로 형성된 것을 확인하기 위해 SEM을 측정하였으며, 그 결과를 도 4에 나타내었다.SEM was measured to confirm that the silver nanowires prepared by the method of the present invention were formed into single crystals, and the results are shown in FIG. 4 .
도 4(a)를 참조하면, 피리딘을 이용하여 제조된 은 나노와이어(실시예 1)는 M13 박테리오파지 표면에 균일하게 단결정의 형태로 결정화된 것을 확인할 수 있다. 이는 상기 실험예 2에서 확인한 전기화학적 특성의 결과와 동일하였다. 반면, 도 4(b)를 참조하면, 에탄올을 이용하여 제조된 은 나노와이어(비교예 1)의 경우 다결정의 형태로 결정화된 것을 확인할 수 있다. 또한, 도 4(c)를 참조하면, 물을 이용하여 제조된 은 나노와이어(비교예 2)의 경우 결정성의 은이 결정화되지 않아 나노와이어가 제대로 제조되지 않았음을 확인할 수 있다. 상기 결과 또한, 실험예 2에서 확인한 전기화학적 실험과 동일한 결과를 나타냄을 알 수 있다.Referring to FIG. 4(a), it can be seen that the silver nanowires (Example 1) prepared using pyridine are uniformly crystallized in the form of single crystals on the surface of M13 bacteriophage. This was the same as the result of the electrochemical properties confirmed in Experimental Example 2. On the other hand, referring to FIG. 4( b ), it can be seen that the silver nanowires prepared using ethanol (Comparative Example 1) were crystallized in the form of polycrystals. In addition, referring to FIG. 4( c ), in the case of silver nanowires prepared using water (Comparative Example 2), it can be confirmed that crystalline silver was not crystallized, so that the nanowires were not properly prepared. It can be seen that the above results also show the same results as the electrochemical experiments confirmed in Experimental Example 2.
상기 결과로부터, 에탄올을 용매로 이용할 경우 은 나노와이어는 형성은 되지만, 단결정이 아닌 다결정의 형태로 표면이 거칠게 형성되며, 이는 마이그레이션(migration)에서 환원 동역학이 에탄올이 은 이온을 제어하기에 충분하지 않다는 것을 시사한다. 또한, 물은 은 이온 사이의 결합 친화력이 낮기 때문으로, 은 이온과 결합이 빠르게 분해되고, M13 박테리오파지와 빠른 속도고 결합되어 응집된 형태로 제조되는 것이라 예상할 수 있다. 따라서, 단결정의 은 나노와이어를 형성하기 위한 최적의 용매는 피리딘인 것이 입증된 것이다.From the above results, when ethanol is used as a solvent, silver nanowires are formed, but the surface is rough in the form of polycrystals rather than single crystals, which means that the reduction kinetics in migration is not sufficient for ethanol to control silver ions. suggest that it is not In addition, since water has a low binding affinity between silver ions, it can be expected that the bond with silver ions is rapidly decomposed, and it is rapidly combined with M13 bacteriophage to be prepared in an aggregated form. Therefore, it has been demonstrated that the optimal solvent for forming single-crystal silver nanowires is pyridine.
실험예 5. 은 나노와이어의 결정화 균일성 확인Experimental Example 5. Confirmation of crystallization uniformity of silver nanowires
본 발명의 제조방법에 의해 제조된 은 나노와이어가 M13 박테리오파지의 표면에 단결정으로 균일하게 형성된 것을 확인하기 위해 EDS를 측정하였으며, 그 결과를 도 5에 나타내었다.EDS was measured to confirm that the silver nanowires prepared by the method of the present invention were uniformly formed as single crystals on the surface of M13 bacteriophage, and the results are shown in FIG. 5 .
도 5를 참조하면, 피리딘을 이용하여 제조된 은 나노와이어(실시예 1)는 M13 박테리오파지 표면에 은 이온이 균일하게 단결정으로 결정화되어 형성되어 있는 것을 확인할 수 있다. Referring to FIG. 5 , it can be seen that the silver nanowire (Example 1) prepared using pyridine is formed by uniformly crystallizing silver ions into single crystals on the surface of M13 bacteriophage.
실험예 6. 은 나노와이어의 일 방향 성장 확인Experimental Example 6. Confirmation of unidirectional growth of silver nanowires
M13 박테리오파지의 첨가 유무에 따라 제조되는 은 나노와이어가 일 방향 성장성을 확인하기 위해 SEM을 측정하였으며, 그 결과를 도 6에 나타내었다.SEM was measured to confirm the unidirectional growth of silver nanowires prepared with or without the addition of M13 bacteriophage, and the results are shown in FIG. 6 .
도 6(a)를 참조하면, M13 박테리오파지가 첨가되지 않은 비교예 3의 경우 결정 성장이 이루어지지지 않아 나노와이어 자체가 형성되지 않는 것을 확인할 수 있다. 반면, 실시예 1에 제조된 본 발명의 은 나노와이어의 경우 일 방향성으로 가지며 결정이 성장하는 것을 확인할 수 있다. 상기 결과로부터, M13 박테리오파지의 첨가로 인해 일 방향성 은 나노와이어가 제조됨을 확인할 수 있다.Referring to Figure 6 (a), in the case of Comparative Example 3 to which the M13 bacteriophage is not added, it can be seen that the crystal growth is not made, so that the nanowire itself is not formed. On the other hand, in the case of the silver nanowire of the present invention prepared in Example 1, it can be confirmed that the crystal is unidirectional. From the above results, it can be confirmed that unidirectional silver nanowires are prepared due to the addition of M13 bacteriophage.
상기와 같은 결과를 통해, M13 박테리오파지 표면에서 은 이온의 결정화 과정 동안 성장 방향은 은 나노와이어의 최종 구조가 크게 영향을 받게 되는 것을 확인할 수 있다. M13 박테리오파지가 첨가되지 않는 다면 은 나노와이어의 방향성이 없어지므로, 은 나노와이어 대신 은 나노실런더 형태로 형성될 것이다.Through the above results, it can be confirmed that the growth direction during the crystallization process of silver ions on the surface of M13 bacteriophage greatly affects the final structure of the silver nanowire. If the M13 bacteriophage is not added, the directionality of the silver nanowires will be lost, so it will be formed in the form of silver nanocylinders instead of silver nanowires.
실험예 7. 은 나노와이어 최적 비율 확인Experimental Example 7. Confirmation of the optimal ratio of silver nanowires
은 나노와이어를 제조함에 있어 첨가되는 M13 박테리오파지의 최적 농도비를 확인하기 위해 SEM을 측정하였으며, 그 결과를 도 7에 나타내었다.SEM was measured to confirm the optimal concentration ratio of M13 bacteriophage added in preparing silver nanowires, and the results are shown in FIG. 7 .
도 7(a)를 참조하면, 제1 용액 및 제2 용액이 1: 85 mg/mL의 비율로 혼합되어 제조된 은 나노와이어(실시예 1)는 적절한 양과 두께로 은 나노와이어가 제조됨을 확인할 수 있다. 반면, 도 7(b)를 참조하면, 제1 용액 및 제2 용액이 1: 170 mg/mL의 비율로 혼합되어 제조된 비교 은 나노와이어 4(비교예 4)의 경우 M13 박테리오파지에 결정화되는 은 이온의 양이 감소되어 은 나노와이어가 제대로 형성되지 않았음을 확인할 수 있다. 또한, 도 7(c)를 참조하면, 제1 용액 및 제2 용액이 100:85(20:17) mg/mL의 비율로 혼합되어 제조된 비교 은 나노와이어 5(비교예 5)의 경우 M13 박테리아파지에 결정화되는 은 이온의 양이 과량되어 은 이온이 응집되는 현상이 발생하고 이로 인해 단결정의 은 나노와이어 제조가 불가능하게 됨을 확인할 수 있다. 상기 결과로부터 은 나노와이어를 제조함에 있어 최적 비율은 상기 제1 용액 및 제2 용액은 1: 65 내지 95 mg/mL의 비율로 혼합되는 것임을 입증하였다.Referring to Figure 7 (a), the silver nanowires (Example 1) prepared by mixing the first solution and the second solution in a ratio of 1: 85 mg/mL was confirmed that the silver nanowires were prepared in an appropriate amount and thickness. can On the other hand, referring to FIG. 7(b), in the case of comparative silver nanowire 4 (Comparative Example 4) prepared by mixing the first solution and the second solution in a ratio of 1: 170 mg/mL, silver crystallized in M13 bacteriophage It can be seen that the amount of ions is reduced, so that the silver nanowires are not properly formed. In addition, referring to FIG. 7(c), in the case of comparative silver nanowire 5 (Comparative Example 5) prepared by mixing the first solution and the second solution in a ratio of 100:85 (20:17) mg/mL, M13 It can be confirmed that the amount of silver ions crystallized in the bacterial phage is excessive, causing aggregation of silver ions, which makes it impossible to manufacture single-crystal silver nanowires. From the above results, it was demonstrated that the optimal ratio in preparing silver nanowires is that the first solution and the second solution are mixed at a ratio of 1: 65 to 95 mg/mL.
이상 설명으로부터, 본 발명에 속하는 기술 분야의 당업자는 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 이와 관련하여, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다.From the above description, those skilled in the art to which the present invention pertains will understand that the present invention may be implemented in other specific forms without changing the technical spirit or essential characteristics thereof. In this regard, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and not restrictive.
Claims (5)
(S2) 질산은(AgNO3, Silver nitrate)을 피리딘에 첨가하여 제2 용액을 제조하는 단계; 및
(S3) 상기 제1 용액에 상기 제2 용액을 첨가하여 단결정의 은 나노와이어를 제조하는 단계;를 포함하고,
상기 제1 용액 및 제2 용액은 1: 65 내지 95 mg/mL의 비율로 혼합되며,
상기 은 나노와이어는 900 nm 내지 600 μm의 길이로 형성되는 것을 특징으로 하는 은 나노와이어의 제조방법.(S1) preparing a first solution by adding M13 bacteriophage to pyridine;
(S2) adding silver nitrate (AgNO 3 , Silver nitrate) to pyridine to prepare a second solution; and
(S3) adding the second solution to the first solution to prepare a single crystal silver nanowire;
The first solution and the second solution are mixed in a ratio of 1: 65 to 95 mg/mL,
The silver nanowire is a method of manufacturing a silver nanowire, characterized in that it is formed in a length of 900 nm to 600 μm.
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