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성과명모세관을 이용한 초간편 나노센서 개발

(Nano Letters)

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지원사업
C1가스리파이너리사업, 기초연구사업(중견연구, 대학중점연구소)
지원 기관
교육부
연구 기관
서강대학교, 펜실베니아 대학교
연구자
강태욱, 장지한, 허동은
발표일
2019-03-13
조회수
282

모세관을 이용한 초간편 나노센서 개발


다양한 제품에서 마약, 폭발물, 살충제 등 검출에 활용



개요

강태욱 교수(서강대학교), 허동은 교수(미국 펜실베니아 대학교) 연구팀이 다양한 제품 표면에 자유자재로 나노센서를 도입할 수 있는 기술을 개발했다고 한국연구재단은 밝혔다. 이 연구 성과는 과학기술정보통신부 ·교육부·한국연구재단 C1가스리파이너리사업, 기초연구사업(중견연구, 대학중점연구소)의 지원으로 수행되었다. 국제학술지 ‘나노 레터스(Nano Letters)’에 2월 27일 게재되었다.


연구 내용

유리 모세관을 이용하여 물과 공기 계면에 배열된 금속 나노입자를 고체 표면에 전달하였으며, 전달된 나노입자들은 균일한 단일층 구조였다. 개발된 기술은 금속 나노입자를 물과 공기 계면에 배열하는 단계, ‘모세관 현상’을 통해 배열된 금속 나노입자를 분리해 내는 단계, 모세관을 뒤집어 금속 나노입자를 반대쪽 끝으로 이동시키는 단계, 원하는 표면에 금속 나노입자를 부착하는 단계로 이루어져 있다.
금속 나노센서를 평면형 표면, 고르지 않은 표면 위에도 전달하였고 전달하고자 하는 표면의 화학적 성질에 구애받지 않고 친수성이거나 소수성을 띠는 표면에도 나노입자의 손실 없이 전달되었다. 제작된 금속 나노센서의 크기와 모양은 모세관의 크기와 단면적의 형태를 통해 조절 가능하며, 나노입자 역시도 종류에 구애받지 않는다.
금속 나노센서를 오렌지와 쌀알 표면에 도입하여 현재 시판되고 있는 살충제 성분과 표면이 거친 의류 및 모발의 표면에서 마약류 성분을 검출하였고 100달러 지폐의 표면에 도입하여 위조지폐를 판별할 수 있다. 또한 크기가 수백 마이크로미터 수준이므로 미소유체채널 장치와 결합될 수 있다. 검출 민감도가 천 배 이상 향상되었으며, 강한 압력 하에서도 금속 나노센서가 안정되었다.


기대 효과

우리 주변에서 흔히 볼 수 있는 값싼 유리 모세관만을 사용하므로, 고도의 실험실 조건에서만 제한적으로 제작 가능했던 기존 고비용 공정의 문제를 해결하였다. 따라서 실험실 수준을 넘어 다양한 제품 표면의 실용적인 분자 검출 분야에 광범위하게 응용이 가능할 것이다. 이 기술은 소형화가 가능하므로, 극미량의 시료만으로도 신속한 질병 진단이 가능한 차세대 헬스케어 시스템 구축에도 기여할 것이다.


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