SERS Study of Phenol Red Using the Silver Mirror Substrates

Printed in the Republic of Korea

Silver Mirror Substrate

Red의 SERS 연구

이철재 • 강재수 • 한인수 • 이무상*

경북대학교사범대학

화학교육과

SERS Study of Phen

Red Using the Silver Mirror Substrates

Chui Jae Lee, Jae Soo Kang, In Soo Han, and Mu Sang Lee*

Department of Chemistry Education, Kyungpook National University, Daegu 702-701, Korea

30,

요 으匕 최근 연구 자료에 의하면 Tbllen

방법을 이용하여

mirror substrate의

호과가 다른

비해 상당히 뛰어난 효과가

것으로

연구에서는

silver mirror substrate의

환원제의 종류, 시간 및 열처리에

substrate의 변화를

또한 이러 한 변화가

의

증강에 미치는 영향

흡착

어떠한

있는 지에 대해서 연구하였다.

주제어: 표면중강라만산란,

은거울반응,

ABSTRACT.

recently reported

the SERS

the silver mirror substrate made by

is much superior

In

study, the

comparison

where we

the

of silver mirror

made by

reductants,

and

treatments. We also surveyed correlations in substrates

the

SERS enhancement, and adsorbed

red.

Key words:

Mirror

Method

서 론

■5^ 강화

라만 Al弓土

Enhanced

Scattering:

SERS)은

거칠게 처리된 특정

표면에

있 거나

나노미터 이내의 거리에

있을

발 생되는

산란의

이때

산란의 세기는 일반

말하며

금속표면에 흡착되어진

이나 표면화학반응을 연구하는데 매우

SERS

(electrode type),

있 으며

4 및

^의하면

의 방법에 의해. 제조된

substrate가

compound)

다른 substrate와

교하여 SERS

뛰어난

보고되었다.

특히 Y.Saito

^의

SERS 효과는

의 Ag 입자의 크기와 밀접한 연관성이 있는

고되어

Tollen

방법으로서 silver mirror

제조할 때

_D-glucose

한

따라서

본 연구에서는 몇

환원

silver mirror

를 제조한 다음 각

SERS

상관성

기질에 흡착된

red 분자의

배향을 알아

보기 위하여

알려진

법칙

rule)'을 바탕으로

시간에

mirror substrate의 SERS 효과와

의

의

증가시키기

몇

SERS 효과를

검토해

8

실 험

시약. 본

실험에

silver

및

는 Aldrich사

와

ammonium hydroxide,

제품을 구

입하여 더 이상의

과정 없이 사용하였다.

D-ghicose에 의한

mirror substrate

제조. 12 mmX25mm 유리판을

H2SO4 용액과

H2O2

용액을 3:1

세척하고

3

증류수로

세척한

여기에 5 wt.% 실버암모니아용액(AgNQ

28 wt %-NH

OH 10

; [Ag(NH

)

wt.%

잉

2OQ

10 mL 혼합한

60~70 也의

약

중탕을 수행 한다.

만들어진

mirror substrate를 3

증

공기 중에서

Acetaldehyde 에

silver mirror substrata 제조 12

25

진한

2SO4

%H2O2 용액을3:1비율로

혼합한 용액에

3

증류수로

세척한 후

배양접시에 넣는

여기에 1〉

1(尸

실버암모니아용액

을 28wt.%-NHQH 에 녹인 용액; [Ag(NH3

(ag))

아세트알데

^를

1

방치한

만들어진 silver

를 3

증류수로 수회 세척한

공기 중에서

본 실험에

Formaldehyde ^{에 의한}

substrate

제조.

12

mm

진한 H

4 용액과

H2O2

혼합한 용액에

3차

증류수로

세척한 후

여기에 1X10-2

(AgN6 0.034

을

wt.%-NHQH 10

에 녹인 용액

[Ag(NH3),]+

첨가한

시간

방치한 후

silver mirror

3

세척한

공기 중에서

본

실험에 사용하였다.

은콜로이드의

제조

콜로이드는

방법’

을 이용하여 질산은을 수소화붕소나트륨

2X ICT，

용액

mL

IX

3M 질산은

mL와

색깔이

콜로이드가 만들어지는데 이것

을 본

실험에 사용하였다.

1.0 mM phenol red

제조

red

g을

용량플라스크에

후

증류수 500

넣어 녹인

진한 황산 15

를 첨가한

3차

mL가 되게 희석하여

pH

범위가

한

이 용액을측정에 사용하였다.

기기. 라만 분광기는 0.85 m

1403)

약

。(

PMT(RCA C31034)

Signa

PC(Personal

interfacing하여 DM

프로그램으로 라만 스펙트럼을

이온 레이저

로

의 빛을 100 mW

실험결과 및

SERS ^효과

phenol red2| 표면

배향.

실험에서는 silver

를

제조한

red를

SERS 현상을 관찰

_Fig.

^는

제작된 silver

substrate> 이용하여 관측된

re《

SERS

Fig. 1(B)

나타낸 Creighton 방법

만들어진 Ag

스펙트럼과

re

있 .

silver mirror

더 우수한

효과를

알 수 있다. 이와 같이 나타난

^{특성 라만 밴드들을}

Fig. 1(A) 에서

특징적인 라만

E W S W A - L - S N N L -

200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 RAMAN SHIFT (cm 1 )

Fig.

l

10~3

phenol

silver

silver sol.

Journal of the Korean Chemical Society

Table

assignments

Raman

of phenol red

ain

bphenyl,

Wavenumber

)

244, 284 breathing of central bonds 344 ip

a

b)

412,460 oop

c

+ oop (C+-Ph) 492,532,580

skeletal

radial orientation 640,

oop

(C-H)

924

ring

orientation

ip ring (C-H) bending

1296

(C+

1592

(C-C) stretchin

ain plane,

phenyl, c

Fig.

The

phenol

dimensional

dimensional.

탕으로 phenol red

입체적

배향을

위하여

1

및

프로그램의

방법을

안정한 형태의

3

원

and

으로 Fig.

에

SERS에서

^기질에

물질의

때

Moskovi国

와

S. Suh 둥의 연구자료에

표면 선

이

설 명방법으로 알려져 있다.

본

연구에 사용된

^경우

중심으로 3개의

이 각기

배향되어 있어 흡착 배향을

판단하기에는 상당한

있으나 1168 cm시에서의

밴 드와 1420 cm시, 1480 cm시, 1592 cm

C-C 신축

강한

보여

있다.

이와

나타난 특징적인 라만 밴드를

예상

red의

mirror

ubstrate에

흡착 배향을 Fig. 3에 나타내었다.

정확한

밝히기에는 미흡하지만 Fig. 1

(히

Silver mirror substrete

Fig. 3.

orientation

phenol red on

같이

Creighton 방법으로 만들어진 Ag sol

때 SERS 분석에 있어서 상당히 우수한

명하게 확인할

시간에

따른 phenol red°| SERS 효과.

phenol red의 시간에

SERS 효과

10

200 악 00 600 .800 1000 1200 1 익 00 1600 1000 RAMAN SHIFT (cm")

Fig.

SERS

l.OxlO-3

phenol

on the

of

(a) adsorbed

old

(b) adsorbed

1 week

sil

weeks old

mirror substrate,

adsorbed

6 weeks old silver mirror substrate.

를 알아보기

위하여

D-glucose를

하여 제조한

mirror

를

제조일로부 터 각각

1

2

6

10-5

phenol red를 흡착시켜

라

Fig.

나타내었다.

.Fig.

에

같이 시간이

따라서

red

스펙트럼

알

있으며 이는

표면의 변화와 불순물의

착

의

변화를 나타낸다 는

있다.

메커니즘의

관 점에서 볼

흡착질과의 상호작용에

흡착된 분자의

탈착 된다는

Fig.

에서

있다. 이는 결 괴적으로

mirror

표면의

전자 기장의 세기가 시간에

SERS 효과가

소되어지는

환원제의 종류에 따른 phenol red 의 SERS 효과. 환 원제를

오*

)를

제조한

M

의

결과를 Fig.

에 나타내었다.

Fig. 5

나타난

같이 라만 밴드의

D-glucose의 순서로 증가하였으며

변화가 나타나지

이는

달리한

800 100D 1200 1400 1600 1800

RAMAN SHIFT (cm'1)

Fig. 5. SERS

of

on the surface

D-glucose,

ace

taldehyde, (c)

substrate

red의 흡착 배향은 변화가 없

나타낸다. 또한, Fig.

에서

있듯이

라만 밴드의 SERS 효과가 차이가

것은 Y. Saito

등의

의하면

이루는 Ag

설명을

있다.

표면의 Ag

자들의 크기가

작게

금속에 있는

평

•

표면산란에

감

된다는

이 러한 사실을

환원제에

silver

의 Ag 입자의 크기를

Fig.

SEM(Scaning Electron Microscope) 사진을

었다. Fig. 6에 나타난바와같이 D-glucose, acetaldehyde,

사용했을 경우 Ag 입자의 크

기가

약 600-800 nm,

100-200 nm

따라서 이

주장한 Ag

입자의 크기와 SERS

증가할수록 SERS 효과가

일치하는 결과를 얻을

Ag so

경우 에도 이와 상당히 유사한

_{L. Livas}

고된

있다." 또한 Brus 등에 의하면 “

spot

입자의 경계면에서 강한 SERS 효과가

이러한

spot

갯수

Fig. 6의 (a),

의

경향을 알

이는 Fig. 5

나타난 SERS 스펙트럼의 결 과와도 일치함을 알 수

열처리에

따른 Ag film의

phenol red ^의 SERS 효과. silver mirror

유리표면과

Journal of the Korean Chemical Society

p - z

G yv ) A

S N o 山 」 ・ N

一

Fig. 6.

substrate;

by D-glucose, (b)

by

by formaldehyde.

RAMAN SHIFT (cm 1 )

Fig. 7.

spectra

-3 M

on the

thermal

25

thermal

50

(c) thermal

ments at

(d) thermal

300

Ag film

SERS

나타났듯이 가장 SERS 효과가

한 D-glucose를

제작한 silver

를 사용하여 25

300

IX

의 SERS 스펙트럼을

_Fig.

.

Fig. 7의 (a),

(c),

에서 나타난

열처

온도를

Ag film과의 흡착강도는

phenol red

SERS

며

mirror

의

를

(2

(

에서

SEM(Scaning

Fig. 8

Fig.

의

와 (b)

나타난

한

표면의

입자의

줄어들

(b)

Fig. 8.

images

silver

substrate;

50

(b) thermal treatments

게 되어

“hot spot

감소를

에서

의 SERS 스펙트럼의

결과에서

경우 SERS 효과

것으로

진다.

이철재 • 강재수 • 한인수 • 이무상

12

결 론

본 연구에서는 silver

mirror substrate와 silver s아을

red의 SERS 스펙트럼을

red의 흡착 배향을

SERS

뛰어남을

또한silver

mirror substrate

제조한

SERS 효과를

결과

“hot spot

의 갯수가 많이

SERS 효과

것을 확인하였으며,

제조일로부터 6주

까지는

정도

마지막으로 유 리표면과 Ag film과의 흡착강도와 SERS

할수록 흡착강도는 증가하나 SERS 효과는

알

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