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[고려대학교] 나노다공성 캔틸레버 센서를 이용한 멀티센싱 플랫폼

최고관리자　 0 Comments　 1 Views　 20-11-10 15:46　 기계

나노다공성 캔틸레버 센서를 이용한 멀티센싱 플랫폼

보유기관 및 연구자 : 고려대학교/나성수

상담신청 기술문의

TRL09
사업화
- 본격적인 양산 및 사업화 단계
TRL08
시작품 인증/
표준화
- 일부 시제품의 인증 및 인허가 취득 단계
  - 조선 기자재의 경우 선급기관 인증, 의약품의 경우 식약청의 품목 허가 등
TRL07
Pilot 단계 시작품
신뢰성 평가
- 시작품의 신뢰성 평가
- 실제 환경(수요기업)에서 성능 검증이 이루어지는 단계
TRL06
Pilot 단계 시작품
성능 평가
- 경제성(생산성)을 고려한, 파일로트 규모의 시작품 제작 및 평가
- 시작품 성능평가
TRL05
시제품 제작/
성능평가
- 개발한 부품/시스템의 시작품(Prototype) 제작 및 성능 평가
- 경제성(생산성)을 고려하지 않고, 우수한 시작품을 1개~수개 미만으로 개발
TRL04
연구실 규모의
부품/시스템 성능평가
- 연구실 규모의 부품/시스템 성능 평가가 완료된 단계
- 실용화를 위한 핵심요소기술 확보
TRL03
연구실 규모의
성능 검증
- 연구실/실험실 규모의 환경에서 기본 성능이 검증될 수 있는 단계
- 개발하려는 시스템/부품의 기본 설계도면을 확보하는 단계
- 모델링/설계기술 확보
TRL02
실용 목적의 아이디어/
특허 등 개념 정립
- 실용 목적의 아이디어, 특허 등 개념 정립
TRL01
기초 이론/
실험
- 연구과제 탐색 및 기회 발굴 단계

기술개요: ○ 캔틸레버의 공진센서 기능과 나노 구조물의 표면증강 라만 산란 기능을 결합하여, 고민감도로 검출 분자를 분별하는 나노다공성 캔틸레버를 탑재한 멀티센싱 플랫폼

[공진기의 실제 이미지]

연구의 필요성: ○ 나노 크기의 독성물질의 탐지범위를 향상시키기 위한 노력들이 다각도로 진행됨
-나노 입자는 작은 크기 및 넓은 비표면적 특성으로 인해 기존 물질들에 비하여 반응성이 높지만, 많은 연구들에서 인체와 환경에 미치는 악영향이 보고됨
-최근 산업 분야나 과학 분야에서 나노 크기의 재료의 사용이 급증하고 있음

[나노다공성 캔틸레버 개념도]

기술활용분야: 센서 분야(화학물질, 생화학적 물질 및 환경 독성을 감지하기 위한 방법 및 장치), 의료분야 등의 다양한 분야에 활용 가능

기술 구현: ○ 나노다공성 캔틸레버 제조 특징
-캔틸레버의 팁의 표면에 전기화학적 증착법을 이용하여 금속, 은 합금층을 증착
-질산을 이용하여 빠르고 간단히 은을 에칭하므로써 금속의 나노다공성 구조물이 형성된 나노다공성 캔틸레버를 제조함

○ 공진 주파수의 변화 및 라만산란신호의 검출을 이용한 분자 검출 방법
-공진센서의 민감도는 질량의 증가와 분자의 흡착 확률에 비례하며, 질량을 증가시키기 위하여 검출물질과 한번 더 결합하는 물질을 붙여주는 샌드위치 공법을 이용하여 공진센서의 민감도를 더욱 증가시킴

[공진기를 이용하여 다양한 농도의 p-ATP의 정규화된 주파수 이동을 비교한 그래프]

시장동향: ○ 세계 나노 융합 공정 및 장비 시장은 2015년 253억 달러에서 2020년 543억 달러로 성장 전망
○ 국내 나노 융합 공정 및 장비 시장은 2015년 3조 2,303억 원에서 2020년 5조 6,371억 원으로 성장 전망

[세계 나노 융합 공정 및 장비 시장 규모 및 전망]

특장점

차별성: ○ 금속구조를 가지는 나노다공성 캔틸레버
-종래의 캔틸레버에 비하여 검출하고자 하는 물질에 대한 검출 감도가 10,000배 이상 증가함 -나노다공성 구조로 인하여 라만 신호를 얻을 수 있어 검출 분자를 손쉽게 분석할 수 있음

기술개발효과: ○ 나노다공성 구조물이 형성
-캔틸레버의 표면적이 향상되고, 분석 대상이 되는 물질의 흡착률을 증가시킴
-나노다공성 구조물이 형성되지 않은 캔틸레버에 비해 공진센서의 감도를 크게 향상시켜 증폭장치의 도움 없이 10-9 M 보다 낮은 농도의 검출한계를 가짐