나노입자 및 마이크로입자 합성

마이크로입자 및 나노입자는 에너지, 이미징, 의료, 환경 애플리케이션에서 방대한 기술적 가능성을 지닌 독특한 등급의 물질입니다. 나노입자는 100나노미터 미만의 적어도 하나의 물리적 차원을 가지는 것으로 정의됩니다. 마이크로입자는 1과 1000마이크로미터 사이의 물리적 차원을 가집니다. 상응하는 벌크 물질과 동일한 성분을 가지지만 크기 효과로 인해 이러한 입자는 우수한 광학적, 전기적, 열적, 자기적 특성을 나타냅니다. 과학자들은 특정 애플리케이션에 적합하도록 성질, 모양, 성분, 크기 분배를 추가로 조절하는 합성법을 개발하였습니다.  

마이크로입자 및 나노입자 합성은 일반적으로 물리적 및 화학적 방법으로 합성됩니다. 물리적 방법에서, 원천 물질의 크기를 감소하여 입자들은 생성되며, 이는 미세공정 및 나노공정에 대한 일종의 하향식(top-down) 방법입니다. 물리적 기법은 분쇄, 가스 응축, 전기분무, 리소그라피(lithography) 및 열분해를 포함합니다.  여러 화학적 방법에서, 입자는 일반적으로 액체 또는 기상(vapor) 상태의 화학적 반응에서 원자 또는 분자 선구물체로부터 입자의 핵형성 및 성장으로 생성되며, 이는 일종의 상향식(bottom-up) 방법입니다. 미세입자 및 나노입자 합성을 위한 화학적 방법은 미세에멀션(microemulsion), 수열(hydrothermal), 미세유체(microfluidic), 화학적 기상, 열분해 및 졸겔(sol-gel) 공정을 포함합니다. 나노입자의 화학적 합성은 결함이 적은 나노구조를 생산하여, 더 복잡하고 균질한 화학적 성분을 이용하도록 하고 저비용 및 신속한 공정을 위해 쉽게 확장할 수 있습니다. 

이러한 기법은 대부분 노동집약적이며 독성 부산물을 생산하므로, 미생물과 식물 추출물을 이용하는 생물합성법과 같은 생물학적 방법 또는 환경친화적 나노입자 합성법이 도입되었습니다. 이러한 환경보전적 방법은 생체의학적 및 환경적 애플리케이션에 적절한 비독성, 환경친화적 입자를 생산합니다.