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Polymer(Korea), Vol.44, No.6, 854-860, November, 2020
DOI10.7317/pk.2020.44.6.854  Export Citation
실리카 나노입자에 도입된 로다민 화학센서 개발과 금속이온 검출
Rhodamine Functionalized Silica-Nano Particles Responding to Metal Ions
신상빈1, 이다혜1, 도정윤1, 도정윤1, 2, †
  • 1부산대학교 화학교육과
  • 2부산대학교 화학소재학과
Sang Bin Shin1, Dahye Lee1, Gisuk Heo2, and Jung Yun Do1, 2, †
  • 1Department of Chemistry Education, Pusan National University, 2, Busandaehak-ro, 63 beon-gil, Geumjeong-gu, Busan 46241, Korea
  • 2Department of Chemical Materials, Pusan National University, 2, Busandaehak-ro, 63 beon-gil, Geumjeong-gu, Busan 46241, Korea
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초록
실리카 결합 로다민 화학센서 물질을 개발하고 수용액에 분산시켜 금속이온의 검출 특성 연구를 하였다. 락톤 구조와 락탐 구조를 갖는 로다민 유도체가 결합된 2종의 실리카 나노입자를 제조하였고 pH와 다양한 금속 이온에 노출시켜 입자의 색 변화를 관찰하였다. 실리카로 구성된 내부와 로다민으로 결합된 외부를 갖는 이중구조의 나노입자를 설계하였고, 테트라에톡시 실란과, 실란이 도입된 로다민 유도체를 한 반응기 내에서 단계적으로 도입하는 방법으로 수백 나노 크기의 구형의 실리카 입자를 제조하였다. 금속이온(Hg2+, Fe3+, Al3+)에 선택적 결합력을 갖는 로다민 유도체의 특성은 실리카 입자에 결합된 상태에서도 유사하게 관찰되었다. 로다민의 락톤 작용기는 실리카 표면에서 부분적인 고리열림반응이 진행되어 색상을 갖는 실리카 형성을 하였고 센서물질로서 적합하지 않았다. 반면, 락탐 구조의 로다민은 실리카 표면에서 안정되어 무색의 입자 상태를 유지하였고 이온 검출에서 큰 소광비에 따른 뚜렷한 변색 특성을 보였다.
The preparation of silica-supported rhodamine chemosensors is described. Metal sensing properties are collected as the silica sensors dispersed into aqueous solution. Rhodamine derivatives with lactone and lactam structure on the silica surface were characterized in the condition of pH and with several metal ions. A double layered structure, composed of silica core and rhodamine shell, was achieved in one-pot synthesis of nano-sized silica particles through controlled addition of tetraethoxysilane and silane-bound rhodamines. Color change of the silica particle was observed from colorless to pink, as exposed on Hg2+, Fe3+, and Al3+. The lactone moiety of a rodamine derivative was partially hydrolyzed on the silica surface to exhibit pale color while the lactam was stable to maintain colorless turn-off state, leading to large extinction ratio in sensing.
Keywords:chemosensor;core-shell double layered silica;silica nanoparticle;rhodamine;metal sensing
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