초록

[한글]본 연구에서는 인체에 무해한 TiO2반도체 나노입자를 운반체로 활용함으로써 TiO2입자의 자체 특성인 강한 산화환원반응(광촉매)의 발현뿐만 아니라 현재 광 동력학 암치료제로 사용되어지고 있는 제1세대 광 감응제인 Photofrin I(Hematoporphyrin IX : Hp)를 사용하여 종양 내에서의 축적도와 용해도를 향상시키고 운반체로써의 역할뿐만 아니라 TiO2-Hp 복합체에서 피코초 레이저를 이용한 단일항 상태의 수명 측정을 통해 산 조건에서와 입자 크기 감소를 통한 전자 전이의 효율성을 규명함으로써 태양전지로의 응용가능성을 타진하고자 하였다. TiO2입자는 sol-gel 반응을 통해 50nm와 3nm의 크기를 갖는 입자를 제조하였다. 50nm의 크기와 결정성은 SEM과 XRD을 통해 확인하였고, 3nm 크기의 입자는 HR-TEM을 이용하여 결정성과 크기를 확인하였다. 합성된 TiO2입자는 Hp분자와 자기 결합을 통해 복합체를 형성 시켰고, IR과 XPS 표면분석과 정류상태 흡수를 통해 결합상태를 확인하였다. 각각의 입자와 Hp분자는 EtOH과 산 조건에서 정류 상태 흡수 및 형광 분광학을 통해 특성 변화를 확인하였다. 50nm 크기의 입자의 경우 산 조건에서 형광의 장파장 이동과 재결합 수명이 EtOH에 비해 길어지는 특성을 확인함으로써 촉매 효과의 증가를 기대할 수 있었고, 3nm 크기의 입자는 산 조건에서 50nm보다는 좀더 긴 재결합 수명이 나타남을 확인할 수 있었다. 또한 태양전지로써의 응용성을 타진하기 위해 복합체에서의 Hp 분자의 형광 수명을 측정함으로써 3nm 크기의 산 조건에서 전자전이 효율성이 증가되는 현상을 확인할 수 있었다. 본 연구에서는 이러한 결과들을 토대로 산에 의한 입자 표면 변화와 입자 크기 감소를 통한 촉매 효율성과 전자전이 차이를 관련지어 논의하였다./
[영문]The adsorption of hematoporphyrin IX (Hp) on the surface of TiO2 colloidal particles (50nm size and 3nm size) and the photoinduced electron transfer process from its singlet state to conduction band of TiO2 were examined by absorption, fluorescence, fluorescence lifetimes in EtOH and acidic solution (pH 1.5). Emission spectra of 50nm size TiO2 colloidal particles in acidic solution was red shifted and fluorescence lifetimes was longer than in EtOH. particularly, lifetimes of 3nm size TiO2 colloidal particles and 50nm size TiO2 colloidal particles with identical condition was the same. adsorption of Hp onto the surface of colloidal TiO2 particles red-shifted absorption. Hp singlet exited state into conduction band of TiO2 electron transfer rate constants of sensitized 50nm size TiO2 in EtOH and in acidic solution was Ket = 5.48 × 108 s-1, Ket = 8.66 × 108 s-1 respectively. specifically, electron transfer reaction for the 3nm size colloidal particles in acidic solution( Ket = 5.72 × 109 s-1)was observed drastically faster than that for 50nm size colloidal particles in acidic solution due to increased defect concentration as the particle size decreased./