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물-기름 계면현상 이용해 광학분자 검출기술 '개발'

서강대 화생공과 강태욱 교수 주도

(대전=뉴스1) 박지선 기자 | 2013-07-18 09:00 송고
서강대 강태욱 교수© News1


국내 연구진이 기름과 물 사이의 계면현상을 이용한 광학분자 검출기술을 개발했다.


미래창조과학부와 한국연구재단은 18일 서강대 화공생명공학과 강태욱 교수 연구팀이 액체상에서의 금속나노입자의 자동정렬을 세계 최초로 규명, 이를 이용한 광학분자 검출기술을 개발했다고 밝혔다.


강 교수 연구팀은 암시야 광학현미경을 이용해 물 속에서 자유롭게 움직이던 금속 나노입자가 물과 기름 사이의 계면에서 수직방향으로 안정적으로 정렬하는 현상을 발견했다.


이같은 정렬이 경계면에서 계면에너지 최적화를 이루려는 나노입자의 자기조립 때문임을 밝혀내고, 이를 통해 고체 기판제작이 필요없는 초고속 분자 검출법을 개발했다.


나노입자의 가지런한 정렬로 인해 올리브오일과 물의 경계면에서의 라만산란 신호가 약 100만배 증폭되기 때문에 분자식별이 용이하다는 것이다.


실제 증폭된 산란신호를 이용해 물이나 기름에 녹아 있는 나노몰 수준의 극미량의 분자를 검출하는데 성공했다고 강 교수는 밝혔다.

물과 기름 경계에서의 금 나노막대기의 수직정렬과 이를 이용한 분자검출과정을 보여주는 그림./그림 제공=한국연구재단. © News1


그간 액체 상의 금속나노입자를 전·자기장 같은 외부 힘이나 고체판 없이 일정한 방향으로 정렬시키는 것은 불가능에 가까웠다.


이번 연구결과가 상용화되면 검출센서 제작시 고체 상에서 필요한 식각공정이나 고체기판으로 옮기는 전이공정, 현미경 등 추가적인 장비의 사용을 생략할 수 있어 공정이 단순해지고 비용을 절감할 수 있게 된다고 강 교수는 밝혔다.


특히 쉽게 접할 수 있는 올리브 오일과 비교적 만들기 쉬운 금 나노입자를 사용한다는 점, 그리고 물과 기름사이의 눈에 명확하게 보이는 계면을 분석에 이용한다는 점에서 이번 연구는 주목을 받고 있다.


이번 연구는 미래부와 연구재단이 추진하는 중견연구자지원사업(핵심)의 지원으로 수행됐고, 연구결과는 네이처 커뮤니케이션(Nature Communications)지 7월 18일자 온라인 판에 게재됐다.


▲암시야 광학현미경
시료에서 산란되는 빛만을 볼 수 있는 광학현미경.
▲계면에너지
두 개의 상이 이루는 경계의 면적을 늘리는 데 필요한 에너지. 물 과 기름 사이는 계면에너지가 크다.
▲라만산란
물질 내 분자의 고유 진동이나 회전에너지 등에 의해 빛이 산란되는 현상으로 분자마다 고유한 패턴을 역추적해 분자를 식별하는 데 이용한다.
▲나노몰(10-9 M)
물질 농도의 단위, 1 나노몰은 리터당 10억분의 1몰(mole)의 분자가 있음을 의미. 1몰은 6.022 * 1023 개를 의미.





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