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1. 서론
자성나노입자(magnetic nanoparticles)는 초상자성 특성 및 물리적, 화학적으로 안정된 특성으로 인하여 촉매(catalyst), 수질정화(water purification), 센서, MRI 조영제, 약물 전달, 세포분리, 발열(hyper-thermia) 치료 등 다양한 분야에 널리 응용되고 있다[1~3]. 구체적으로 자성나노입자는 1) 단위부피당 표면적이 넓어서 소량의 대상 물질도 감지할 수 있고, 2) 화학적 안정성이 우수하며, 3) 바이오프로브로 사용될 때 반복 측정이 가능하고, 4) 자기장에 의해 위치 조작이 가능하다는 장점이 있다[1]. 반면에, 생리학적 환경에서의 불안정성, 유해한 자유라디칼 형성, 리간드의 부적절한 표면 결합 등의 단점이 있다[3]. 이러한 단점은 다른 물리적/화학적 특성을 가진 물질과 복합체를 형성하여 보완될 수 있다. 자성나노복합체(magnetic nanoparticle composites, MNCs)는 구성 물질 중 적어도 하나의 물질이 나노 스케일의 크기를 가지거나 자성의 특성을 지니는 물질로 구성 물질, 형상, 표면 기능화에 따라 여러 유형의 물질 합성이 가능하며, 이는 주로 두 가지 이상의 물질의 공존과 계면에서 나타나는 시너지효과에 기인한다[2].
지난 수십 년 동안 Mn3O4, Co, Ni, NiO, Nd, Fe3O4, Fe2O3 기반의 자성나노복합체가 합성되었다[3]. 일반적으로 자성나노복합체는 폴리머, 유기물, 산화물, 금속과 같은 다양한 재료를 사용하여 자성나노입자를 표면개질(surface modification)하거나 기능화하여 형성한다. 가장 널리 사용되는 방법 중 하나는 자성나노입자의 표면을 금(Au)으로 코팅하여 코어-쉘 구조를 형성하는 것이다. 금 나노입자는 합성이 간단하고 생체적합성이 우수하며, 가시광선 및 근적외선 영역에서 상당한 광흡수를 일으키는 ‘국소 표면 플라스몬(localized surface plasmon)’ 특성을 지녀 이미징, 광열 요법을 비롯한 다양한 바이오-메디컬 분야에서 활용이 가능하다는 장점이 있다. 이외에도 yolk-shell, silica-coated MNCs, carbon-coated MNCs, Janus, Dimer 구조 등 다양한 형태의 자성나노복합체가 강구되었다(그림 1).
본 보고서에서는 최근에 출판된 리뷰 논문을 중심으로 자성나노복합체의 합성 기법 및 최신 응용에 대해 살펴보고자 한다[2].