KR100729668B1 - 표면 플라즈몬 공명 장치를 이용한 폴리클로리네이티드바이페닐 검출용 칩 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 고 투명 지지체 층 위에 금 박막을 코팅한 후, 알칸 화합물을 이용하여 자기조립 단분자층을 형성시킴으로써, 대상 검출 물질인 폴리클로리네이티드 바이페닐(Polychlorinated Biphenyl, PCB)에 대하여 선택도가 높으며, 매우 낮은 농도에서의 검출이 가능하여 표면 플라즈몬 공명 장치에 활용할 수 있는 폴리클로리네이티드 바이페닐 검출용 칩을 제공하는 것을 목적으로 한다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 폴리클로리네이티드 바이페닐(PCB) 검출용 칩은, 투명한 지지체 층과, 상기 투명한 지지체 층 위의 한쪽 면에 금(Au)을 코팅시킨 금 박막 층 및 상기 금 박막 층 위에 양쪽 끝에는 티올 기(SH)를 포함하는 알칸 화합물로 형성된 자기조립 단분자층을 포함하는 것을 특징으로 한다.
PCB (Polychlorinated Biphenyl), 검출용 칩, 표면 플라즈몬 공명, 자기조립 단분자층, 금 박막 층

Description

표면 플라즈몬 공명 장치를 이용한 폴리클로리네이티드 바이페닐 검출용 칩 {CHIP FOR THE DETECTION OF POLYCHLORINATED BIPHENYL USING SURFACE PLASMON RESONANCE MEASUREMENTS}
도 1은 본 발명에 따른 폴리클로리네이티드 바이페닐(PCB) 검출용 칩을 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 폴리클로리네이티드 바이페닐(PCB) 검출용 칩을 감지할 표면 플라즈몬 공명 장치를 나타낸 개략도이다.
도 3은 본 발명에 따른 폴리클로리네이티드 바이페닐(PCB) 칩을 사용하여 PCB를 검출한 결과를 실시간으로 나타낸 그래프이다.
도 4는 본 발명에 따른 폴리클로리네이티드 바이페닐(PCB) 칩을 사용하여 PCB 8ppb를 검출한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 5는 본 발명에 따른 폴리클로리네이티드 바이페닐(PCB) 칩을 사용하여 PCB 농도에 따른 표면 플라즈몬 공명 각도의 변화를 함수로 나타낸 그래프이다.
<도면의 주요부분에 부호의 설명>
1: 투명한 지지체 층 2: 크롬 층
3: 금 박막 층 4: 자기조립 단분자층
5: 레이저 광원 6: 신호 탐지기
7: 시료 셀 8: 프리즘
9: PCB 검출용 칩
본 발명은 표면 플라즈몬 공명 장치(Surface Plasmon Resonance measurements, SPR measurements)를 이용한 폴리클로리네이티드 바이페닐(Polychlorinated Biphenyl, 이하 PCB 라 한다.)의 검출용 칩에 관한 것으로서, 특히 금 박막이 입혀진 필름에 알칸 화합물을 이용하여 자기조립 단분자층을 형성시킴으로써, PCB의 검출도가 매우 우수한 PCB 검출용 칩에 관한 것이다.
여기서 표면 플라즈몬 공명(SPR) 현상이란 금속 박막 표면에서 일어나는 전자들의 집단적 진동이며, 이에 의해 발생한 표면 플라즈몬 파(wave)는 금속과 이에 인접한 유전물질의 경계 면을 따라 진행하는 표면전자기파로서, 본 발명은 나노 수준의 계면 현상을 분석하는 신호변환기법의 하나인 표면 플라즈몬 공명(SPR) 장치에 특정 오염물질을 검출하고자 하는 것이다.
최근 환경 오염물질로서 PCB에 의한 피해 사례가 빈번히 보도되고 있다. PCB는 Biphenyl기 (C12H10)에 하나 이상의 수소 원자가 염소로 치환된 물질을 총칭하며, 치환된 염소의 개수 (1 내지 10개)와 위치에 따라 이론적으로 209종의 이성체 가 존재한다.
이러한 PCB는 여러 가지 전기 제품에 절연유로서 유용하게 사용되었지만, 아주 적은 양으로도 환경오염을 유발시키며 인체의 면역체계를 파괴하는 등 심각한 악영향을 미치기 때문에 국제적으로 스톡홀름 협약을 통하여 그 사용이 제한되고 있다. 그러므로 이러한 PCB를 검출하는 방법이 중요하게 대두되고 있으며, 특히 폐수나 토양을 통한 경로로 오염이 빈번하게 발생하므로 수용액 상에서의 검출 방법이 요구된다.
이러한 PCB의 검출 센서로서 산업체에서 이용은 아직까지 나타나고 있지 않지만, 통상의 수용성 오염 물질의 회수 방법에 대하여 대한민국 공개특허 제 1992-0016205호, 폐수 처리 방법에 대하여 대한민국 공개특허 제 1997-0069074호에 개시되고 있다. 여기에서는 수용성 수지 또는 침전지에서 슬러지 등을 제거하는 방법이 개재되어 있으나, 이온 형태나 PCB 와 같은 특정한 오염 물질에 대한 선택도가 현저하게 떨어진다는 문제점이 있었다.
한편 수용액 상에서 특정한 오염 물질의 검출 방법으로써, 대한민국 공개특허 제 2002-0038222호에서는 폐수에서 크롬 검출을 목적으로 한 장비에 대하여 기술되어 있으며, 대한민국 공개특허 제 2002-0007256호에서는 폐수에서 질소, 인을 검출하는 방법이 기재되어 있다. 그러나 이러한 방법 역시 수용액에서 용해되어 있는 유기물질이 극미량으로 존재할 경우에 검출하기에는 한계가 있으며, 그 장치가 방대하여 소규모의 센서 칩으로서의 활용도는 떨어진다는 문제점이 있었다.
따라서, 근래에 심각한 환경 오염물질로서 대두되고 있는 PCB은 수용액 상태 에서 아주 적은 용해도(ppb 단위)를 갖기 때문에 매우 낮은 농도에서의 검출을 위한 장치가 필요하며, PCB에 대한 검출용 장치는 현재 개발되어 있지 않으므로, 나노 기술의 발전 동향에 맞추어 산업체에서 다양하게 활용될 수 있는 소규모 센서 칩에 대한 연구가 요구되고 있다.
따라서 이러한 문제점을 해결하기 위한 본 발명은, 실리카 재질의 고 투명 지지체 층 위에 금 박막을 코팅한 후, 알칸 화합물을 이용하여 자기조립 단분자층을 형성시킴으로써, 표면 플라즈몬 공명(Surface Plasmon Resonance, SPR) 현상을 이용하여 대상 검출 물질인 PCB에 대하여 선택도가 높으며, 매우 낮은 농도에서의 검출이 가능하여 표면 플라즈몬 공명(SPR) 장치에 활용할 수 있는 PCB 검출용 칩을 제공하는 것을 목적으로 한다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 PCB 검출용 칩은, 투명한 지지체 층과, 상기 투명한 지지체 층 위의 한쪽 면에 금(Au)을 코팅시킨 금 박막 층 및 상기 금 박막 층 위에 양쪽 끝에는 티올 기(SH)를 포함하는 알칸 화합물로 형성된 자기조립 단분자층을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이러한 본 발명은 아직까지 연구되지 않은 PCB 와 티올 기(SH) 사이의 상호 결합력을 처음 밝혀내어 표면 플라즈몬 현상을 이용한 PCB 와 같은 분자 인식 센서 칩을 제공하는 것이다.
여기서 표면 플라즈몬 공명(SPR) 현상이란 앞서 설명하였듯이, 금속 박막 표면에서 일어나는 전자들의 집단적 진동이며, 이에 의해 발생한 표면 플라즈몬 파(wave)는 금속과 이에 인접한 유전물질의 경계 면을 따라 진행하는 표면전자기파로서, 본 발명은 나노 수준의 계면 현상을 분석하는 신호변환기법의 하나인 표면 플라즈몬 공명 장치에 특정 오염물질을 검출하고자 하는 것이다.
자세하게는 표면 플라즈몬 파(Surface Plasmon wave)를 발생시키는 금속으로 잘 알려진 금(Au) 박막 위에 PCB를 분자 수준으로 인식이 가능한 말단기가 티올 기(SH)인 알칸 화합물을 자기조립 시킴으로써, 분자 상호간에 결합(PCB 와 티올 기의 결합)이 일어나는 나노(nano) 수준의 신호를 표면 플라즈몬 공명(SPR) 장치를 이용하여 수용액 상에서 극미량으로 용해되어 있는 PCB를 검출하고자 하는 것이다.
여기서 본 발명에서 포함되는 상기 투명한 지지체 층은 도 1에서 보는 바와 같이 실리카 재질이 바람직하며, 상세하게는 표면 플라즈몬 공명(SPR) 장치에 사용될 시 SF10 또는 BK7 재질의 유리가 바람직하다. 그 이유는 본 발명이 이용될 표면 플라즈몬 장치의 프리즘과 같은 재질로서, 상기 재질을 사용하면 표면 플라즈몬(SPR) 공명 장치를 이용할 경우, 다양한 매질(공기, 수용액, 유기 용매 등을 의미한다.)에서 표면 플라즈몬 공명(SPR) 각도가 측정될 수 있기 때문이다.
구체적으로 본 발명에서 표면 플라즈몬 파를 일으켜 표면 플라즈몬 공명 각도의 측정이 가능한 금속으로서 금(Au, 순도 99.9% 이상)을 사용하는 것이 바람직하다. 왜냐하면 금 박막은 오염물질의 검출을 위하여 선택성을 지니는 유기 기능기 에 대하여 자기조립 단분자층을 형성시키는데 용이하며, 표면 플라즈몬 파를 일으키는데 유리한 금속이기 때문이다.
한편 상기 투명한 지지체 층과 금 박막 층 사이에 크롬(Cr) 층을 더 적층시키는 것이 바람직하다. 여기서 크롬 층(2)은 투명한 지지체 층(1)과 금 박막 층(3)과의 접착제 역할을 하는 것으로서, 센서 칩으로서 사용할 때에 칩 표면의 탈리를 방지하여 재사용이 가능하게 해주는 장점이 있다.
이러한 상기 크롬 층의 두께는 3 내지 10 나노미터인 것이 바람직하다. 그 이유는 금 박막 층과의 접착 역할을 하면서, 금속의 표면 플라즈몬 파를 형성시키기에 적절한 두께이기 때문이다.
여기에서 금 박막 층(3)은 상기 투명한 지지체 위에 직접 적층시키거나 바람직한 경우에 상기 크롬 층(2) 위에 금을 적층시킬 수 있는데, 그 두께는 10 내지 100 나노미터인 것이 바람직하다. 10 나노미터보다 작을 경우에는 그 두께가 너무 얇기 때문에 박막 층의 형성이 어려워지고, 100 나노미터보다 클 경우에는 향상된 효과가 없는 상태에서 경제적이지 못한 문제점이 있기 때문이다. 이러한 이유로 금 박막 층의 두께는 40 내지 60 나노미터인 것이 바람직하다.
이러한 크롬 층(2)과 금 박막 층(3)은 상기 투명한 지지체 층(1)의 한쪽 면에 순차적으로 적층되는 것으로서, 열 증착(Thermal evaporation) 방식이 바람직하다. 이는 금속을 상기의 나노 수준으로 코팅하기에 적합한 방식으로서, 표면 플라즈몬 공명(SPR) 장치를 이용할 때 표면 플라즈몬 공명 각도를 측정할 수 있는 적합한 방법이기 때문이다.
한편 이렇게 형성된 금 박막 층(3) 위에 도입되는 자기조립 단분자층(4)은, 양쪽 끝에는 티올 기(SH)를 포함하는 알칸 화합물로 형성된 자기조립 단분자층(4)을 포함하는 것을 특징으로 한다. 여기서 자기조립 단분자층(self assembled monolayer, SAM)이란, 알칸 화합물을 구성하는 유기 분자들이 기질의 표면에 자발적으로 화학결합에 의해 규칙적으로 잘 정렬된 단분자막을 의미한다.
양쪽 끝에 티올 기(SH)를 포함하는 알칸 화합물을 사용하는 것이 바람직한 이유는, 한쪽 티올 기(SH)는 금(Au)과 같은 결정성의 금속과 잘 정돈된 표면구조를 보이기 때문에 금 박막 층(3) 위에 자기조립 단분자층(4)을 형성하기에 적합하기 때문이다. 또한 다른 쪽 티올 기(SH)는 본 발명에서 목적으로 하는 유해 유기물질인 PCB와의 흡착 결합을 유도하기 위함이다.
상세하게는 이러한 양쪽 끝에 티올 기(SH)를 포함하는 알칸 화합물로서, 1, 3-프로판디티올(1,3-Propanedithiol), 1,4-부탄디티올(1,4-Butanedithiol), 1,5-펜탄디티올(1,5-Pentanedithiol), 1,6-헥산디티올(1,6-Hexanedithiol), 1,7-헵탄디티올(1,7-Heptanedithiol), 1,8-옥탄디티올(1,8-Octanedithiol)로 이루어진 군에서 선택되어진 하나 이상의 물질을 본 발명의 자기조립 단분자층(SAM)으로 이용하는 것이 바람직하다. 그 이유는 상기 알칸 화합물이 금 박막 층 위에 자기조립 단분자층을 형성시킬 경우 자기 조립이 안정적으로 이루어지는 적절한 탄소 체인 길이이기 때문이다.
구체적으로 탄소 체인이 너무 짧을 경우에는 자기 조립 단분자층(SAM)을 형성시키는 시간이 24시간 이상으로 매우 길어지며, 자기조립 단분자층(SAM)의 안정 도가 떨어져서 본 발명의 검출 대상물질인 PCB를 흡착시키는 데 유리하지 못한 문제점이 있다. 또한 알칸 화합물의 체인 길이가 너무 길어질 경우에는 알칸 화합물 분자 간에 기울어져 휘어지는 현상(tilting)이 발생하여 역시 안정도가 떨어지는 문제점이 있다. 이러한 이유에서 본 발명의 자기조립 단분자층(SAM)을 형성시킬 적절한 체인 길이로 1,6-헥산디티올(1,6-Hexanedithiol, HDT)가 바람직하다.
이러한 자기조립 단분자층(4)은 상기 적절한 알칸 화합물을 수용액이나 에탄올 용액으로 제조하여, 금 박막 층(3)이 입혀진 유리를 수 시간 담가 놓음으로써 형성된다. 구체적으로는, 수용액이나 에탄올 용액의 농도는 1 내지 10 mM 이 바람직하며, 제조 시간은 5시간 내지 20시간이 바람직하다.
그 이유는 상기 시간 범위에서 자기조립 단분자층(4)의 안정도가 최상이 되기 때문이다. 이러한 제조 방법은 알칸 화합물의 자기조립에 의하여 화학 결합이 형성되는 것으로서, 부가적인 화학적 공정이 필요 없고, 상온 상압에서 형성된다는 점에서, 종래의 기술에 비하여 매우 간단한 과정을 거치게 된다.
이렇게 제조된 본 발명의 PCB 검출용 칩은 도 2의 표면 플라즈몬 공명(SPR) 장치를 통하여 표면 플라즈몬 공명 각을 측정할 수 있으며, 표면 플라즈몬 공명(SPR) 각도의 변화를 통하여 PCB의 검출을 확인할 수 있다. 상세하게는 프리즘(8)과 시료 셀(7) 사이에 중금속 검출용 칩을 프리즘과 투명한 지지체(1)와 굴절률(nD=1.755± 0.005)이 같은 인덱스 매칭 플루이드(index matching fluid)의 액체로 고정시킨다.
그리하여 레이저 광원(5)에서 나온 빛이 렌즈를 통과하여 증폭되면서 본 발명의 PCB 검출용 칩의 표면에서 발생하는 시료 셀(7)에 담겨 있는 대상 PCB 와의 화학적 결합으로 발생한 표면 플라즈몬 공명 현상(SPR)의 변화를 신호 탐지기(6)를 통하여 관측할 수 있는 것이다. 이 때 프리즘(8)과 밀착되어 있는 PCB 검출용 칩과 시료 셀(7)은 일체형으로 도 2의 원모양으로 회전하면서 표면 플라즈몬 공명(SPR) 각도를 찾아낸다.
이는 상기 광원(5)에서 나온 빛을 PCB 검출용 칩의 표면 변화에 따라 발생하는 반사되는 광량의 변화를 컴퓨터에 연결되어 있는 상기 신호 탐지기(6)를 통하여 데이터를 송, 수신하게 된다. 표면 플라즈몬 공명(SPR) 장치를 통하여 대상 PCB를 검출하는 방법은 하기 두 가지 방법에 의하여 측정할 수 있다.
첫 번째 방법은 상기 프리즘(8)과 밀착되어 있는 PCB 검출용 칩과 시료 셀(7)의 일체형을 검출 전의 표면 플라즈몬 공명각도를 찾아내어 각도를 고정시킨 후 상기 시료 셀(7)에 들어 있는 PCB와 본 발명의 PCB 검출용 칩 사이의 표면에서 발생하는 화학적 변화를 실시간으로 상기 신호 탐지기(6)를 통하여 검출해 내는 과정이다. 이를 통하여 대상 물질과 검출용 칩 사이에 화학적 결합이 몇 시간 후에 안정화가 이루어지는지를 알 수 있으며, 이는 칩 표면에서 반사되는 광량(Reflectance)의 변화를 통하여 측정되게 된다.
두 번째 방법은 상기 첫 번째 방법과는 달리, 상기 프리즘(8)과 밀착되어 있는 PCB 검출용 칩과 시료 셀(7)의 일체형이 회전하면서 칩 표면에 반사되는 광량(Reflectance)을 스캔하는 방식으로서, 이를 통하여 표면 플라즈몬 공명 각도 (Surface Plasmon Resonance Angle, SPR Angle)를 찾게 된다.
즉 PCB 검출용 칩 표면의 PCB 검출 전과 후의 표면 플라즈몬 공명 각도의 차이(SPR angle change)를 측정함으로써 PCB 검출 여부를 알 수 있다. 또한 PCB의 수용액 상의 농도별로 표면 플라즈몬 공명 각도 변화의 차이가 관측됨으로써, 대상 오염물질의 농도 별로 검출 할 수 있는 것이다.
따라서 표면 플라즈몬 공명 장치를 이용하여 본 발명의 PCB 검출용 칩을 사용하면, 표면에서 일어나는 수 나노 크기 수준의 분자 간 상호 작용을 표면 플라즈몬 공명 각도의 변화를 통하여 검출하는 것이기 때문에, 수용액 중에 매우 낮은 농도의 PCB를 검출할 수 있는 큰 장점이 있다.
이하 바람직한 실시 예를 들어 도면과 함께 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 하기 실시 예는 본 발명을 예시하기 위한 것이지, 이들만으로 한정하는 것은 아니다.
[실시예 1]
가로 2.5cm, 세로 1.5cm 크기의 SF10(Fisher Scientific) 고 투명 유리 지지체 위에 크롬 5nm, 그 위에 금 50nm를 열 증착(thermal evaporation, AUTO306 Edwards 사용) 방식으로 적층시켰다. 이렇게 제조된 금 박막 필름을 농도가 1 mM인 1,6-헥산디티올(1,6-Hexanedithiol, HDT, Sigma-Aldrich 社) 에탄올 용액에 상온, 상압에서 18시간 담가놓은 후 꺼내어 에탄올로 세척한 후 질소 건으로 건조시켜 자기조립 단분자층(4)을 형성시킨 PCB 검출용 칩을 제조하였다.
이렇게 제조한 칩을 인덱스 매칭 플루이드(index matching fluid)를 이용하여 도 2의 표면 플라즈몬 공명 장치에 칩(9)을 고정시킨 후 시료 셀(7) 부분에 PCB (Aroclor 1248, 사염화바이페닐, SUPELCO 社) 수용액 8 ppb (상기 농도를 선택한 이유는 상온, 상압에서 수용액 상 최대 용해도이기 때문이다.)을 주입한 후 상기 첫 번째 방법인 각도를 고정시키고 실시간으로 칩 표면에서 PCB와 상호작용에 따른 반사된 광량의 변화(Delta Reflectance)를 측정하였다.
이러한 결과는 도 3과 같다. 도 3에서 보는 바와 같이 신호 변화가 2시간 정도에서 평형에 도달하였음을 알 수 있으며, 이는 상기 제조한 PCB 검출용 칩의 표면과 PCB 사이의 상호작용에 따른 평형시간을 의미한다. 따라서 하기 실시 예에서는 PCB 검출용 칩 표면의 PCB 검출 전과 후의 표면 플라즈몬 공명 각도의 차이를 측정하기 위하여 2시간 이상의 시간, 즉 6시간을 선택하여 상기 각도 차이를 비교하였다.
[실시예 2]
가로 2.5cm, 세로 1.5cm 크기의 SF10(Fisher Scientific) 고 투명 유리 지지체 위에 크롬 5nm, 그 위에 금 50nm를 열 증착(thermal evaporation, AUTO306 Edwards 사용) 방식으로 적층시켰다. 이렇게 제조된 금 박막 필름을 농도가 1 mM인 1,6-헥산디티올(1,6-Hexanedithiol, HDT, Sigma-Aldrich 社) 에탄올 용액에 상온, 상압에서 18시간 담가놓은 후 꺼내어 에탄올로 세척한 후 질소 건으로 건조시켜 자기조립 단분자층(4)을 형성시킨 PCB 검출용 칩을 제조하였다.
이렇게 제조한 칩을 index matching fluid를 이용하여 도 2의 표면 플라즈몬 공명 장치에 칩(9)을 고정시킨 후 시료 셀(7) 부분에 PCB (Aroclor 1248, 사염화바이페닐, SUPELCO 社) 수용액 8 ppb를 넣고 6시간 후 시료 셀(7)의 PCB 수용액을 제거한 후 공기 중에서 PCB 검출 전과 후의 표면 플라즈몬 공명 각도의 변화를 측정하였다.
그 각도의 변화의 결과는 하기 표 1과 도 4와 같다. 도 4를 살펴보면, 반사된 광량(Reflectance)이 최소인 지점에 해당하는 각도가 표면 플라즈몬 공명각도를 의미하여, 그 차이를 통하여 PCB 검출 여부를 판단할 수 있는 것이다.
[실시예 3]
1 ppb 농도의 PCB 수용액을 대상 검출 용액으로 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 2와 같은 방법으로 PCB 검출용 칩을 제조한 후, 동일한 과정을 수행하였으며, 그 결과는 하기 표 1과 같다.
[실시예 4]
0.1 ppb 농도의 PCB 수용액을 대상 검출 용액으로 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 2와 같은 방법으로 PCB 검출용 칩을 제조한 후, 동일한 과정을 수행하였으며, 그 결과는 하기 표 1과 같다.
[실시예 5]
0.01 ppb 농도의 PCB 수용액을 대상 검출 용액으로 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 2와 같은 방법으로 PCB 검출용 칩을 제조한 후, 동일한 과정을 수행하였으며, 그 결과는 하기 표 1과 같다.
[실시예 6]
0.001 ppb 농도의 PCB 수용액을 대상 검출 용액으로 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 2와 같은 방법으로 PCB 검출용 칩을 제조한 후, 동일한 과정을 수행하였으며, 그 결과는 하기 표 1과 같다.
[표 1] 표면 플라즈몬 공명(SPR) 장치를 이용하여 PCB가 검출된 결과
표면 플라즈몬 공명 각도 변화 [degree]
PCB 검출용 칩 실시예 2 0.22
실시예 3 0.17
실시예 4 0.15
실시예 5 0.11
실시예 6 0.06
상기 표 1에서 보는 바와 같이, 표면 플라즈몬 공명(SPR) 장치는 표면의 매우 미세한 변화까지 감지할 수 있는 장점이 있기 때문에 본 발명에서 제조한 칩으로 PCB 수용액 농도가 0.001 ppb 인 매우 낮은 농도의 PCB가 검출되었음을 표면 플라즈몬 공명 각도 변화로써 알 수 있다.
여기서 표면 플라즈몬의 공명(SPR) 각도 변화 값이 작을수록 본 발명에서 제조한 PCB 검출용 칩에 PCB의 농도가 매우 낮기 때문에 거의 검출되지 않은 것을 의미한다. 이러한 결과를 PCB 농도에 따른 표면 플라즈몬 공명 각도의 변화를 그래프로 나타내어보면 도 5와 같다. 이때에 x 축은 PCB 농도의 로그 스케일을 나타낸다.
이처럼 PCB 는 본 발명에 따른 표면 플라즈몬 공명(SPR) 장치를 이용한 검출용 칩으로 매우 낮은 농도까지 실시간으로 검출이 가능하며, PCB와 티올 기(SH) 사이의 상호작용을 처음으로 밝혀내어, 나노 기술을 기반으로 한 산업상 소규모 센서 로서 이용 가능성이 매우 높은 효과가 있다.
본 발명에 의한 PCB 검출용 칩은 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 형태로 변형, 응용이 가능하며 상기 바람직한 실시 예에 한정되지 않는다. 상술한 실시 예에서는 자기조립 단분자층(4)에 사용되는 화합물로서 1,6-헥산디티올(1,6-Hexanedithiol, HDT)과, 검출 PCB로서 사염화바이페닐의 경우를 예시하였으나, 본 발명의 기술적 사상의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니며, 실시 예와는 달리 다양한 기능을 수행하기 위한 화합물들이 더 존재하며, 그 농도나 제조 시간의 변형도 본 발명의 단순한 변형에 지나지 않는다고 볼 것이다. 또한 본 발명에 따른 PCB 검출용 칩은 대상 검출 PCB로서 다른 이성질체에 대해서도 그 활용이 가능할 것이다.
이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 상기 실시 예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아님은 물론이며, 후술하는 청구 범위뿐만 아니라 청구 범위와 균등 범위를 포함하여 판단되어야 한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 폴리클로리네이티드 바이페닐(Polychlorinated Biphenyl, PCB) 검출용 칩은, 고 투명 지지체 층 위에 금 박막을 코팅한 후, 양쪽 끝에 티올 기(SH)를 포함하는 알칸 화합물을 이용하여 자기조립 단분자층(self assembled monolayer, SAM)을 형성시킴으로써, 대상 검출 물질인 PCB에 대하여 선택도가 높으며, 매우 낮은 농도에서의 실시간으로 검출이 가능하여 표면 플라즈몬 공명(SPR) 장치에 활용할 수 있는, 나노 수준의 분자 인식 PCB 검출용 칩을 제공하는 효과가 있다.

Claims (5)

  1. 투명한 지지체 층과, 상기 투명한 지지체 층 위의 한쪽 면에 금(Au)을 코팅시킨 금 박막 층 및, 상기 금 박막 층 위에 양쪽 끝에는 티올 기(SH)를 포함하는 알칸 화합물로 형성된 자기조립 단분자층을 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리클로리네이티드 바이페닐(Polychlorinated Biphenyl, PCB) 검출용 칩.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 투명한 지지체 층과 금 박막 층 사이에 크롬 층이 적층되어 있는 것을 특징으로 하는 폴리클로리네이티드 바이페닐(Polychlorinated Biphenyl, PCB) 검출용 칩.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 금 박막 층은 그 두께가 10 내지 100 나노미터인 것을 특징으로 하는 폴리클로리네이티드 바이페닐(Polychlorinated Biphenyl, PCB) 검출용 칩.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 크롬 층은 그 두께가 3 내지 10 나노미터인 것을 특징으로 하는 폴리클로리네이티드 바이페닐(Polychlorinated Biphenyl, PCB) 검출용 칩.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 자기조립 단분자층은 알칸 화합물이 1,3-프로판디티올(1,3-Propanedithiol), 1,4-부탄디티올(1,4-Butanedithiol), 1,5-펜탄디티올(1,5-Pentanedithiol), 1,6-헥산디티올(1,6-Hexanedithiol), 1.7-헵탄디티올(1,7-Heptanedithiol), 1,8-옥탄디티올(1,8-Octanedithiol)로 이루어진 군에서 선택되어진 하나 이상의 물질로 형성되는 것을 특징으로 하는 폴리클로리네이티드 바이페닐(Polychlorinated Biphenyl, PCB) 검출용 칩.
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