금 나노 클러스터는 준 0차원 반도체 형광 물질로서 우수한 발광 특성과 광안정성을 지니며 생체 영상 분야에서 널리 응용되고 있다. 이 재료는 전기발광 소자 및 디스플레이 등에서도 광범위한 응용 가능성을 가진다. 금 나노 클러스터의 형광 특성을 향상시키기 위해 본 논문에서는 열 활성 지연 형광 메커니즘(TADF)을 기반으로 한 리간드 공학 전략을 설계하여 삼중항 엑시톤의 효과적인 이용을 통해 AuCs의 형광 특성을 향상시켰다. 먼저 리간드 공학을 바탕으로 직경 (1.97±0.31) nm이며 TADF를 갖는 초소형 핵-껍질 구조 TPA-DCPP/TOAB/AuCs 나노클러스터(CS-AuCs)를 성공적으로 합성하였다. 이후 CS-AuCs의 흡수 및 발광 스펙트럼을 기반으로 온도 변화에 따른 흡수 스펙트럼, 온도 변화에 따른 발광 스펙트럼 및 순간 형광(TRPL) 스펙트럼을 결합하여 전자 에너지 준위 구조, 엑시톤 거동 및 전이 메커니즘을 분석하였다. 결과는 CS-AuCs의 단파장 형광 피크(507 nm 및 528 nm)가 TADF 특성을 나타내며, 발광 세기가 온도 상승에 따라 증가하고 필름 형태의 CS-AuCs 형광 피크 증가가 80 ℃에서 최대 5.10배에 달함을 보여준다. 장파장 발광 피크(797 nm)는 온도 변화에 따른 기존 형광 피크 특성을 보이며, 발광 세기가 온도 상승에 따라 감소한다. 또한 필름 형성 실험을 통해 이 핵-껍질 구조가 형광 특성을 유지하면서 또한 우수한 호환성 및 필름 형성 특성을 지니며, 금 나노 클러스터의 전기발광 다이오드 등 디스플레이 소자 응용 잠재력을 향상시킴을 입증하였다.

금 나노 클러스터;열 활성 지연 형광;핵-껍질 구조;엑시톤 동역학;온도 변화 형광