모세관을 이용한 초간편 나노센서 개발
모세관을 이용한 초간편 나노센서 개발
  • 함예솔
  • 승인 2019.03.15 06:45
  • 조회수 583
  • 댓글 0
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적은 양의 시료로도 검출가능! 출처: pixabay
적은 양의 시료로도 검출 가능! 출처: pixabay

금속 나노센서?

 

  • 광학 금속 나노센서는 유해물질을 감지하는 기존 분자 검출 기술보다 검출 속도와 감도가 훨씬 뛰어나 주목받고 있습니다. 
  • 시료 표면의 매끄러운 정도와 화학적 성질에 따라 고비용 제작설비와 복잡한 공정이 필요해 실용화되지 못하고 실험실 연구로 남아 있었습니다. 

 

뭘 개발했나?

 

  • 서강대학교 강태욱 교수와 미국 펜실베니아대 허동은 교수 연구팀이 모세관을 이용한 초간편 나노센서를 개발했습니다. 이는 향후 다양한 제품에서 마약, 폭발물, 살충제 등의 검출에 활용될 전망입니다. 

 

모세관 현상을 이용한 초간편 나노센서 제작기술. 출처: 한국연구재단
모세관 현상을 이용한 초간편 나노센서 제작 기술. 출처: 한국연구재단

어떻게 조사했나?

 

  • 연구팀은 기존 제작설비ㆍ공정에 의존하지 않고, 어떤 표면에서든지 고감도를 발휘하는 금속 나노센서를 제작해냈습니다.
  • 값싼 유리 모세관을 이용해 나노미터 규모의 아주 작은 금속입자를 손쉽게 원하는 제품 표면에 부착시키는 기술이 핵심입니다. 
  • 연구진은 가느다란 관이 물을 빨아들이는 '모세관 현상'을 활용했습니다. 모세관이 빨아들인 물이 모세관 내부에서 중력에 의해 자유롭게 이동하는 재밌는 현상에 착안했습니다. 이를 도입해 균일한 금속 나노센서를 도장처럼 반복해 찍어낼 수 있는 기술을 개발했습니다.
  • 개발된 금속 나노센서의 크기와 모양은 모세관의 크기와 단면적의 형태를 통해 간편하게 조절이 가능하며, 사용되는 나노입자 역시 종류에 구애를 받지 않습니다. 

 

초간편 금속 나노센서를 활용한 고감도 물질검출. 출처: 한국연구재단
초간편 금속 나노센서를 활용한 고감도 물질 검출. 출처: 한국연구재단

특이한 점은?

 

  • 연구팀은 개발한 금속 나노센서를 활용해 표면이 거친 의류ㆍ모발의 미량 마약 성분을 검출할 수 있었습니다. 또, 쌀ㆍ감귤 등 식품 표면의 잔류 살충제 검출, 폭발물 탐지, 위조지폐 식별에 성공했습니다.
  • 검출 속도가 수초 이내로 빠르고 민감도는 기존 사용되는 분자검출 기술보다 천 배 이상 향상됐습니다.

 

이 연구가 왜 중요할까?

 

  • 불법 마약류 검출과 같은 법의학 분야 뿐 아니라 식품 표면의 살충제 혹은 병원균 검사, 폭발물 검출, 위조지폐 판별과 같이 현장에서 빠른 검출이 필요한 분야에 이 기술이 유용하게 사용될 수 있습니다. 
  • 이 기술은 소형화가 가능하므로 극미량의 시료만으로도 신속한 질병 진단이 가능한 차세대 헬스케어 시스템 구축에도 크게 기여할 수 있을 것으로 기대됩니다. 

 

강태욱 교수. 출처: 한국연구재단
강태욱 교수. 출처: 한국연구재단

 

 

"이 연구는 고도의 실험실 조건에서 제한적으로 제작됐던 고감도 금속 나노센서를 값싼 유리 모세관을 이용해 손쉽게 제작할 수 있게 한 것입니다. 향후 식품 안정성 평가 등 현장에서의 빠른 유해물질 검사에 적용될 것으로 기대됩니다"

-강태욱 교수-

 

 

 

 

 


##참고자료##

 

Chang, Jeehan, et al. "Generalized On-demand Production of Nanoparticle Monolayers on Arbitrary Solid Surfaces via Capillarity-mediated Inverse Transfer." Nano letters (2019).

 


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