나노형상을 가진 표면플라즈몬공명 센서칩의 감도 개선 효과

서지정보

· 발행기관 : 한국산업식품공학회
· 수록지 정보 : 산업식품공학 / 14권 / 1호
· 저자명 : 조용진, 김철진, 김남수, 김종태, 김태은, 김효섭, 김재호

초록

표면 플라즈몬 공명을 이용한 센서는 굴절계 기기의 일종으로서 높은 감도를 가질 뿐만 아니라 비표지 방식이라는 장점을 가지고 있다. 본 연구에서는 재래식 SPR 칩을 이용하여 시판 술 4종의 알코올 함량을 측정하였다. 또한, 재래식 SPR 칩의 감도를 개선하기 위하여 금 박막 위에 금으로 나노형상을 구축하여 나노형상 SPR 칩을 제조하여 모형 술에 대한 감도 개선 효과를 분석하였다. 재래식 SPR 칩을 이용하여 시판 술의 알코올 함량을 측정하기 위한 검량선을 개발하였을 때 시료를 전처리 하지 않고 그대로 측정하였을 때 가장 좋은 검량선을 얻을 수 있었다. 소주, 청주, 이과두주, 탁주 등 시판 술 4종에 대한 1차 회귀식의 검량식에서 결정계수는 각각 0.992, 0.933, 0.918, 그리고 0.984로 나타났다. 한편, 재래식 SPR 칩의 감도를 개선하기 위해 나노형상 SPR 칩을 제조하기 위하여 Langmuir-Blodgett(LB) 방법을 활용하였다. 본 연구에서는 수십 nm 두께의 금 박막을 바닥층으로 하여 그 위에 나노 크기의 실리카 입자를 단분자 층으로 덮어 형틀을 제조하고 다시 그 위에 금을 증착한 후 실리카 입자를 제거하는 방법으로 나노형상을 갖는 SPR 칩을 제조하였다. 나노형상 SPR 칩의 성능을 평가하였을 때 20% 알코올 함량을 가지는 모형 술에 대해서 바닥층의 두께가 50 nm, 나노형상에서 골의 깊이가 20 nm, 나노형상의 배열주기가 300 nm일 때 SPR의 감도가 가장 좋아서 95%의 감도 향상을 얻을 수 있었다. SPR의 감도는 칩과 관련된 인자, 시료의 종류 및 상태에 따라 다르게 나타날 수 있으므로 측정 목적에 알맞은 칩의 설계와 선택이 요구된다.

영어초록

Surface plasmon resonance (SPR) which is utilized in thin film refractometry-based sensors has been concerned on measurement of physical, chemical and biological quantities because of its high sensitivity and label-free feature. In this paper, an application of SPR to detection of alcohol content in wine and liquor was investigated. The result showed that SPR sensor had high potential to evaluate alcohol content. Nevertheless, food industry may need SPR sensor with higher sensitivity. Herein, we introduced a nano-technique into fabrication of SPR chip to enhance SPR sensitivity. Using Langmuir-Blodgett (LB) method, gold film with nano-structured surface was devised. In order to make a new SPR chip, firstly, a single layer of nano-scaled silica particles adhered to plain surface of gold film. Thereafter, gold was deposited on the template by an e-beam evaporator. Finally, the nano-structured surface with basin-like shape was obtained after removing the silica particles by sonication. In this study, two types of silica particles, or 130 nm and 300 nm, were used as template beads and sensitivity of the new SPR chip was tested with ethanol solution, respectively. Applying the new developed SPR sensor to a model food of alcoholic beverage, the sensitivity showed improvement of 95% over the conventional one.

참고자료

· 없음