플라즈모닉 금 나노큐브(Plasmonic gold nanocubes, AuNCs)는 강한 국소화 표면 플라즈몬 공명(LSPRs)으로 인해 나노포토닉 및 플라즈모닉 응용에 매우 유망하다. 그러나 재현 가능한 광학적 특성을 갖는 균일한 AuNCs의 대규모 생산을 달성하는 일은 여전히 어렵다. 본 연구에서는 원심력 고갈(centrifugal depletion) 유도 응집(centrifugal depletion‐induced flocculation, CDF) 방법을 도입하여 20–60분 내에 탁월한 균일성과 높은 회수율(98–99%)을 갖는 AuNCs를 제공한다. 원심분리 조건과 고갈제(depletion‐agent) 농도를 세밀하게 최적화함으로써 합성 불순물을 효과적으로 제거하여, 스펙트럼 선폭이 현저히 감소하고 구조적 균일성이 높은 나노입자를 얻는다. AuNCs를 사용하여 분자 J-어그리게이트(molecular J-aggregates)와의 강한 플라즈몬–엑시톤 결합을 입증한다. 해당 하이브리드는 강결합(strong-coupling) 영역의 특징인 뚜렷한 스펙트럼 분열과 항교차(anti-crossing) 거동을 보인다. 특히 더 작은 AuNCs는 더 높은 품질계수와 감소된 모드 체적(mode volumes)으로 인해 결합이 더 강하게 나타난다. 또한 AuNCs 위에 J-어그리게이트를 층별 적층(layer‐by‐layer, LBL) 코팅 전략으로 구현하면, 실험 측정과 계산적 모델링으로 확인된 바와 같이 결합 강도가 약 21% 추가로 향상된다. 본 접근법은 균일한 폴라리토닉(polaritonic) 나노구조를 생산하기 위한 다목적의 대규모 공정 경로를 제공하며, 고급 광학 및 양자-포토닉 기술에의 적용을 가능하게 한다.

금속 나노입자는 특히 대규모로 합성할 때 크기와 형상에 있어 상당한 이질성을 흔히 나타내며, 이는 플라즈모닉스를 포함한 다양한 응용 분야에서의 신뢰성과 재현성을 제한할 수 있다. 본 연구에서는 Au 나노큐브(AuNCs)의 대규모 및 효율적인 정제를 위한 원심력 고갈 유도 플로큘레이션(centrifugal depletion-induced flocculation, CDF) 방법을 제시한다. 전통적인 플로큘레이션 방법과 달리 CDF는 제어된 원심분리와 고갈(depletion) 상호작용을 활용하여 입자 균일성 및 회수 효율을 높이면서 처리 시간을 크게 단축한다. 나노입자 농도, 원심력, 플로큘레이션 시간과 같은 핵심 파라미터를 체계적으로 최적화한 결과, 60 nm AuNCs에서 회수 효율 98%를 초과하고 수율은 약 98–99%에 도달하였다. 또한 본 방법의 적용 가능성은 크기가 서로 다른 NCs와 더 큰 부피에서도 입증되어, 다양한 나노입자 시스템에서의 다용성과 확장성을 강조한다. 이 접근법을 통해 정제된 AuNCs의 우수한 단분산성 및 형상 균일성은 고성능 광학 센서 및 집적 나노포토닉 시스템과 같이 플라즈몬 특성의 정밀한 제어가 요구되는 응용 분야에 상당한 잠재력을 지닌다.