KR101224086B1 - 발광성 유기금속화합물을 포함하는 무기산 탐지센서, 스트립형의 무기산 탐지기구 및 이를 이용한 무기산의 탐지장치 - Google Patents

발광성 유기금속화합물을 포함하는 무기산 탐지센서, 스트립형의 무기산 탐지기구 및 이를 이용한 무기산의 탐지장치 Download PDF

Info

Publication number
KR101224086B1
KR101224086B1 KR1020090072365A KR20090072365A KR101224086B1 KR 101224086 B1 KR101224086 B1 KR 101224086B1 KR 1020090072365 A KR1020090072365 A KR 1020090072365A KR 20090072365 A KR20090072365 A KR 20090072365A KR 101224086 B1 KR101224086 B1 KR 101224086B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
inorganic acid
acid
detection
sensor
methyl
Prior art date
Application number
KR1020090072365A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20110014819A (ko
Inventor
손홍래
장승현
김지훈
정경선
이성기
안상옥
Original Assignee
손홍래
(주)퓨처테크놀러지
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 손홍래, (주)퓨처테크놀러지 filed Critical 손홍래
Priority to KR1020090072365A priority Critical patent/KR101224086B1/ko
Publication of KR20110014819A publication Critical patent/KR20110014819A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101224086B1 publication Critical patent/KR101224086B1/ko

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/64Fluorescence; Phosphorescence
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/06Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing organic luminescent materials
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G01N21/31Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N31/00Investigating or analysing non-biological materials by the use of the chemical methods specified in the subgroup; Apparatus specially adapted for such methods

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Non-Biological Materials By The Use Of Chemical Means (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By The Use Of Chemical Reactions (AREA)

Abstract

본 발명에서는 메탈올로 불리는 흡수 및 발광 메카니즘을 갖는 유기금속화합물을 포함하는 무기산 탐지센서와, 이를 지지체에 도포한 스트립형의 무기산 탐지기구 및 상기 탐지기구를 이용한 무기산의 탐지장치를 제공한다. 본 발명의 무기산 탐지센서는 그 탐지한계가 염산의 경우 1ppb 내지 10ppt에 이른다. 특히, 무기산 탐지센서를 적당한 지지체에 도포하는 경우에는 조작이 간단한 무기산 탐지기구 및 탐지장치를 제조하는 것이 가능하다. 따라서, 이들을 반도체 공정이나 금속관련 제조공정에 이용하는 경우 무기산을 현장에서 초 극미량까지 즉시에 탐지할 수 있다.
메탈올, 무기산 탐지센서, 스트립형, 증광, 소광, 광학수명

Description

발광성 유기금속화합물을 포함하는 무기산 탐지센서, 스트립형의 무기산 탐지기구 및 이를 이용한 무기산의 탐지장치{CHEMICAL SENSOR FOR INORGANIC ACIDS CONTAINING ORGANOMETALLIC COMPOUND, STRIP-TYPE SENSORING APPARATUS AND SENSORING SYSTEM USING THE SAME}
본 발명은 발광성 유기금속화합물을 포함하는 무기산 탐지센서, 스트립형의 무기산 탐지기구 및 이를 이용한 무기산의 탐지장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는 메탈올로 불리는 흡수 및 발광 메카니즘을 갖는 유기금속화합물을 포함하는 무기산 탐지센서와, 이를 지지체에 도포한 스트립형의 무기산 탐지기구 및 상기 탐지기구를 이용한 무기산의 탐지장치에 관한 것이다.
최근 수십 년간 전기전자 및 금속반도체기술이 눈부신 발전을 이룩하였다면 21세기 현대과학에서는 새로운 형태나 특성을 연구하는 영역으로 나노과학(nano-science) 및 나노기술(nano-technology)이 급속히 발전하고 있으며 나노과학은 나노소재의 합성 및 응용분야로 분류된다. 나노센서(nano-sensor)는 나노 과학의 응용분야로서 분자 수준의 조작이 가능한 분자센서(molecular sensor)의 집적화 또는 나노소재나 나노구조물의 특성을 이용한 센서를 의미한다. 나노소재로는 나노포러스 재료 그리고 금속 및 반도체소재의 나노와이어(nanowire), 나노입자(nano-particle), 나노튜브(nano-tube) 등이 있으며 기질을 인지(recognition) 또는 감지(sensing)할 수 있는 나노소재로부터 디바이스를 만들었을 경우에 "나노센서" 또는 센서라 할 수 있다. 최근 나노센서 또는 나노바이오센서 등에 대한 관심이 나노과학의 한 분야로서 지대한 관심의 대상이 되고 있는데, 그 이유는 고감도, 초소형의 센서구현을 통해서 생명현상인 분자간의 상호작용을 나노크기의 수준에서 탐구하려는 학문적인 관심과 함께, 응용적인 측면에서 보건, 의료, 식품, 환경, 국방 등의 다양한 분야에서 활용되는 센서를 개발하기 위한 실질적인 중요성 때문에 학계와 연구소, 그리고 산업체에서 활발히 연구되고 있다. 특히 나노소재 개발 분야는 기초과학에서부터 첨단과학까지의 융합(interdisciplinary) 학문분야로 미래기술의 선점 및 국가경쟁력 확보에 있어서 우위를 차지하는데 중요한 역할을 할 것으로 기대된다.
나노분자센서 또는 나아가 나노센서를 구현하기 위해 극복해야 할 기존연구의 문제점을 단계별로 간략히 살펴보면 분석하고자 하는 특정기질에 대한 선택성(substrate selectivity)과 감지한계(sensitivity or detection limit)라 할 수 있다. 센서는 분석물질과의 상호작용으로 인한 신호를 전기적 또는 광학적변화로 인지하여 감지하여야한다. 초극미량의 분석물질을 감지하기 위해서는 감지계기기 자체의 광학적 정보 즉, 형광성 또는 광반사성의 변화를 이용하는 방법이 많은 감지방법중의 하나이다. 광학적 특성을 이용하는 센서에 응용하기 위해서는 발광분자 의 구조를 변형함으로써 발광효율을 극대화시켜 이를 통한 감지한계를 낮추는 것이 중요하다고 할 수 있다.
본 발명의 목적은 발광성 유기금속화합물을 채용하여 무기산의 감지한계를 낮춘 센서를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 무기산 탐지센서가 용매에 희석된 무기산 탐지기구를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 무기산 탐지센서가 지지체에 도포된 무기산 탐지기구를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 탐지기구를 이용한 무기산의 탐지장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는 무기산 감지센서로서 상기 발광성 유기화합물로서 하기의 화학식 1로 표시되는 메탈올을 채용하였다:
<화학식 1>
Figure 112009048108813-pat00001
상기 식에서, M은 14족(구 4A족) 원소이고, R은 예컨대 탄소수 1 내지 10의 포화 탄화수소이고, n은 0 내지 10의 정수이다
상기 무기산의 탐지센서는 용매에 희석시키거나 실리카, 알루미나 등의 지지체에 도포된 형태로 무기산의 탐지기로 활용될 수 있으며, 상기 무기산 탐지기구는 이를 포함하는 무기산 탐지장치의 일부로 활용될 수 있다.
본 발명의 무기산 탐지센서는 그 탐지한계가 염산의 경우 40ppt 또는 80 펨토그람이다. 특히, 무기산 탐지센서를 적당한 지지체에 도포하는 경우에는 조작이 간단한 무기산 탐지기구 및 탐지장치를 제조하는 것이 가능하다. 따라서, 이들을 반도체 공정이나 금속관련 제조공정에 이용하는 경우 무기산을 현장에서 초 극미량까지 즉시에 탐지할 수 있다.
본 발명의 무기산의 탐지센서는 발광성 유기금속화합물을 포함한다. 이때, 상기 발광성 유기금속화합물로서는 하기의 화학식 1로 표시되는 메탈올이 사용된다:
Figure 112011057302979-pat00002
.
삭제
상기 식에서, M은 14족(구 4A족) 원소이고, 특히 실리콘 및/또는 게르마늄인 것이 바람직하다.
한편, R은 예컨대 탄소수 1 내지 10의 포화 탄화수소이고, n은 0 내지 10의 정수이다. 바람직하게는 R은 메틸(-CH3), 에틸 또는 프로필이고, n은 0 내지 3의 정수이다.
상기 무기산 탐지센서에 의해 탐지될 수 있는 무기산으로는 염산(HCl), 황 산(H2SO4), 질산(HNO3), 불산(HF), 브롬산(HBr) 및 요오드산(HI)을 들 수 있으며, 이들이 혼합되는 경우도 같다. 이들 무기산은 상기 센서에 의하여 1 ppb 내지 10 ppt농도까지 탐지될 수 있다.
한편, 제1항의 무기산의 탐지센서는 적절한 용매에 희석된 형태로 무기산의 탐지기구로 사용될 수 있으며, 상기 무기산의 탐지센서가 지지체에 도포된 스트립형태의 무기산 탐지기구로서도 사용될 수 있다. 이 목적의 지지체로서는 제 9항에 있어서, 상기 지지체는 실리카 또는 알루미나가 도포된 종이, 유리기판 및 합성수지로 구성된 그룹으로부터 선택되는 하나 이상아 사용될 수 있다.
이하, 실시예를 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위해 예시적으로 제시한 것일 뿐, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다.
실시예
1. 메탈올(metallole)의 합성
1.1. 1-클로로-1-메틸-2,3,4,5-테트라페닐실롤(1-chloro-1-methyl-2,3,4,5-tetraphenylsilole, 화합물 1)의 합성
건조된 디에틸에테르(60mL)에 디페닐아세틸렌(diphenylacetylene) 8.9g(50mmol)을 녹이고 깨끗한 리튬 조각 695mg(100mmol)을 첨가하였다. 반응 혼합물은 아르곤 대기 하 상온에서 두 시간 동안 반응시키고 액체질소(Liquid N2, -197℃)를 이용하여 동결고체화시켰다. 그리고 혼합물에 과량의 트리클로로메틸실란(trichloromethylsilane), 19g(127mmol)을 첨가하였다. 반응물을 천천히 상온으로 돌아오게 한 후 두 시간 동안 교반시켰다. 교반 후 반응물을 하룻밤을 방치하였다. 유기용매 층을 캐뉼라를 이용하여 분리시키고 진공펌프에 의해 용매를 제거시킨다. 디에틸에테르에서 재결정하여 초록-노랑색의 파우더를 얻었다.
1H NMR (300 MHz, CDCl3): δ = 6.7-7.2 (m, 20H, Ph), δ = 0.853 (s, 3H, Me).
Figure 112009048108813-pat00003
1.2. 1-아미노-1-메틸-2,3,4,5-테트라페닐실롤(1-amino-1-methyl-2,3,4,5-tetraphenylsilole, 화합물 2)의 합성
1-아미노-1-메틸-2,3,4,5-테트라페닐실롤은 1-클로로-1-메틸-2,3,4,5-테트라페닐실롤에 1,4-디옥산에 0.5M 농도로 녹아있는 과량의 암모니아를 이용하여 얻을 수 있다. 반응물을 필터하고 필터 된 물질은 디에틸에테르로 깨끗하게 씻어주었다. 유기 용매 층을 디에틸에테르를 이용하여 추출하고 수분 제거를 위해 마그네슘 설페이트를 이용하여 건조시켰다. 용매는 진공펌프에 의해 제거하였다. 그리고, 디에틸에테르를 이용하여 재결정하여 노란색의 파우더를 얻을 수 있었다.
1H NMR (300 MHz, CDCl3): δ = 6.74-7.19 (m, 20H, Ph), δ = 2.14 (s, 2H, amine) and δ = 0.61 (s, 3H, Me).
Figure 112009048108813-pat00004
1.3. 1-메틸-1-하이드로-2,3,4,5-테트라페닐실롤(1-methyl-1-hydro-2,3,4,5-tetraphenylsilole, 화합물 3)의 합성
드라이아이스 온도(-78 ℃)에서 2당량의 리튬 알루미늄 하이드라이드(lithium aluminum hydride, LiAlH4)와 1-클로로-1-메틸-2,3,4,5-테트라메틸실롤을 반응시킨다음, 반응물을 필터하여 걸러진 물질은 디에틸에테르로 씻어주었다. 유기 용매층을 디에틸에테르로 추출하고 수분 제거를 위해 마그네슘 설페이트로 건조시켰다. 용매는 진공 펌프에 의해 제거하였다. 그후 디에틸에테르로 재결정하여 녹색-노란색의 파우터를 얻을 수 있었다.
1H NMR (300 MHz, CDCl3): δ = 6.7-7.1 (m, 20H, Ph), δ = 4.9 (s, 1H,) and δ = 0.56 (s, 3H, Me).
Figure 112009048108813-pat00005
1.4. 1-메틸-1-(3-아미노)프로필-2,3,4,5-테트라페닐실롤(1-methyl-1-(3-amino)propyl-2,3,4,5-tetraphenylsilole, 화합물 4)의 합성
메틸하이드로실롤(화합물 3), 1.0g(2.5mmol)을 20mL의 증류된 톨루엔에 녹이고 아르곤 대기 하에서 2당량의 알릴아민, 0.36mL(5.0mmol)과 H2PtCl6·H2O 2.5mg(5μmol)을 첨가한 후 20시간 동안 환류교반 시켰다. 반응이 끝나면 반응물을 상온이 될 때까지 식힌 후 필터하였다. 용매는 건조시키기 위해 진공펌프를 이용하여 증발시켰다. 생성물을 디에틸에테르에 녹이고 헥산에서 침전시킨 후 필터하여 노란색의 파우더 침전물을 얻을 수 있다.
1H NMR (300 MHz, CDCl3): δ = 6.67-7.14 (m, 20H, Ph), δ = 2.62 (t, 2H), δ = 1.50 (m, 2H), δ = 1.03 (m, 2H) and δ = 0.48 (s, 3H, Me).
Figure 112009048108813-pat00006
2. 메탈올(metallole)의 광학적 특성 평가
2.1. 아미노로 치환된 유기금속화합물, 1-아미노-1-메틸-2,3,4,5-테트라페닐실롤(화합물 2), 1-메틸-1-(3-아미노)프로필-2,3,4,5-테트라페닐실롤(화합물 4)의 UV-Vis 흡수 (absorption) 및 형광(fluorescence) 스펙트럼.
도1은 본 발명의 유기금속화합물들의 흡수 및 형광 스펙트럼을 나타낸 것이다. 도1에서, A 및 B는 각각, 1-아미노-1-메틸-2,3,4,5-테트라페닐실롤(화합물 2)과 1-메틸-1-(3-아미노)프로필-2,3,4,5-테트라페닐실롤(화합물 4)의 흡수 및 형광스펙트럼이다. A에서, 1-아미노-1-메틸-2,3,4,5-테트라페닐실롤은 375nm에서 최대 흡수파장을 갖고 375nm의 여기파장을 주었을 때 λmax = 495nm에서 하나의 발광파장을 갖는다. B에서는 1-메틸-1-(3-아미노)프로필-2,3,4,5-테트라페닐실롤은 360nm에 서 최대 흡수파장을 갖고 360nm의 여기파장을 주었을 때 λmax = 492nm에서 하나의 발광파장을 나타내었다.
2.2. 화합물 2 및 4를 이용한 무기산(염산, HCl)의 탐지
무기산의 탐지 방법으로는 퍼킨-엘머 LS 50B 플루오레슨스 스펙트로미터 기기를 이용하여 염산 10ppm단위 농도를 1-아미노-1-메틸-2,3,4,5-테트라미틸실롤(화합물 2)이 유기용매에 녹아있는 광학측정용 셀에 소량씩(30㎛)씩 첨가하여 원래의 발광현상을 감소 즉, 소광시킴으로서 형광의 세기가 감소되는 것을 측정하여 탐지할 수 있었다.
도2는 1-아미노-1-메틸-2,3,4,5-테트라페닐실롤(화합물 2)을 이용하여 HCl을 탐지하는 소광스펙트럼 (A)과 그것의 스턴-볼머 도표(Stern-Volmer plot, B)이다. 도2에서, 2A는 1-아미노-1-메틸-2,3,4,5-테트라페닐실롤(화합물 2)을 이용하여 대표적인 무기산인 염산(hydrochloric acid)을 탐지하는 소광스펙트럼으로, 탐지 농도는 약 10 ppm단위를 사용하였다. 그림에서 보는바와 같이 1-아미노-1-메틸-2,3,4,5-테트라페닐실롤에 염산을 첨가할 때마다 발광세기의 감소가 이루어지는 것을 확인할 수 있었다. 또한 이렇게 얻어진 소광스펙트럼을 B와 같이 스턴-볼머 도표로 나타낼 수가 있는데 스턴-볼머 도표는 일반적으로 발광성 물질들의 소광효율의 차이들을 정량적으로 계산 및 표현하고자 할때 사용한다. 일반적으로 직선형의 스턴-볼머 도표는 정적(static) 또는 동적(dynamic) 소광과정이 일어날 때 나타나 지만, 이 경우에서는 비선형의 스턴-볼머 도표가 나타나는 것을 보아 정적(static) 또는 동적(dynamic) 소광과정이 경쟁적으로 일어났다는 것을 보여주는 것으로 해석될 수 있다.
도3은 1-메틸-1-(3-아미노)프로필-2,3,4,5-테트라페닐실롤(화합물 4)을 이용하여 HCl을 탐지하는 증광스펙트럼(A)과 그것의 스턴-볼트 도표(B)이다. A도 역시 앞서와 마찬가지로 1-메틸-1-(3-아미노)프로필-2,3,4,5-테트라페닐실롤(화합물 4)을 이용하여 대표적인 무기산인 염산(hydrochloric acid)을 탐지하는 증광스펙트럼으로서, 탐지 농도는 약 10ppm단위를 사용하였다. 하지만, 이번의 경우에서는 그림에서 보는 바와 같이, 1-아미노-1-메틸-2,3,4,5-테트라페닐실롤(화합물 2)에 염산을 첨가할 때마다 발광세기의 감소가 되는 것이 아니라 오히려 증가하는 증광스펙트럼이 나타나는 것을 확인할 수 있었다. 또한 이렇게 얻어진 증광스펙트럼을 그림 B와 같이 스턴-볼트 도표로 나타내었다. 상기 도2에서 설명하였듯이 이 경우에서도 역시 마찬가지로 비선형의 스턴-볼머 도표가 나타나는 것을 보아 정적(static) 또는 동적(dynamic) 소광과정이 경쟁적으로 일어났다는 것을 보여주는 것으로 해석될 수 있다.
2.3. 1-메틸-1-(3-아미노)프로필-2,3,4,5-테트라페닐실롤(화합물 4)을 이용한 질산 및 황산의 탐지
도4는 1-메틸-1-(3-아미노)프로필-2,3,4,5-테트라페닐실롤(화합물 4)을 이용하여 각각 다른 농도의 염산, 질산 및 황산을 탐지한 결과를 도시한 그래프이다. 도4에서 염산과 질산은 100ppb의 낮은 농도로 희석시켰음에도 불구하고 스펙트럼의 변화가 관측되었고, 황산의 경우는 염산과 질산보다 상대적으로 산의 세기가 약하여 1ppm 정도의 낮은 농도에 스펙트럼의 변화가 관측되었음을 확인할 수 있었다. 아래 스펙트럼에서 볼 수 있듯이 더 낮은 농도로 무기산을 묽혀도 충분히 우리가 관측할 수 있다는 것을 의미한다.
2.4. 1-아미노-1-메틸-2,3,4,5-테트라페닐실롤(화합물 2)의 광학수명(Lifetime)의 측정
도5는 1-아미노-1-메틸-2,3,4,5-테트라페닐실롤(화합물 2)의 광학수명(Lifetime)을 측정한 결과이다. 아미노기로 치환된 1-아미노-1-메틸-2,3,4,5-테트라페닐실롤(화합물 2)의 광학수명하고 염산(HCl)과 반응한 후 소광된 1-아미노-1-메틸-2,3,4,5-테트라페닐실롤(화합물 2)의 광학수명이 다른 것을 알 수가 있었다. 광학수명이 그래프에서 보이는 바와 같이 수 나노초(nanosecond)와 같이 매우 짧은 시간에 이루어짐으로 선형 그래프에서는 확인이 잘 안되지만, 도5 안에 삽입된 지수그래프로 보면 확연히 차이가 있는 것을 알 수가 있다.
3. 스트립형의 무기산 탐지기구
3.1. 탐지기구의 제조
리트머스 종이와 같이 쉽게 무기산을 측정할 수 있는 휴대용 스트립 타입의 화학센서를 제조하기 위하여 실리카겔 TLC판 위에 유기용매에 녹아있는 소량의 1-아미노-1-메틸-2,3,4,5-테트라페닐실롤(화합물 2)을 도포하였다. 도포시 전체 면이 고르게 발광할 수 있도록 주의를 기울여야 한다. 위와 같은 TLC판 위에 발광 물질을 도포하는 방법은 고체상태의 발광성 물질을 이용하여 쉽게 분석물을 탐지 할 수 있도록 하는 방법이다. 이와 같은 방법은 최근에 많이 사용되어 왔지만 무기산과 같은 물질을 탐지하는 탐지기구용으로는 그 사용이 전무했었다.
도6은 1-아미노-1-메틸-2,3,4,5-테트라페닐실롤(화합물 2)을 이용하여 HCl 증기(vapor)가 존재한다는 것을 증명하는 검출 사진이다. 도6에서, 약 200㎕의 1-아미노-1-메틸-2,3,4,5-테트라페닐실롤을 TLC 판에 도포한 후 HCl 증기를 약 3초동안 불어 주었을 때 HCl 증기들이 노출된 부분의 발광성이 소광을 하여 HCl 증기의 유무를 눈으로 식별할 수 있는 검출방법을 나타낸 것이다.
3.2. 1-아미노-1-메틸-2,3,4,5-테트라페닐실롤(화합물 2)을 이용한 스트립형 무기산 탐지기구의 염산에 대한 탐지한계
도7은 스트립형으로 개발 된 1-아미노-1-메틸-2,3,4,5-테트라페닐실롤(화합물 2)을 이용하여 염산을 탐지했을 때 탐지 한계를 보여주는 흔적에 대한 사진이 다. 도7에서 보이는 바와 같이, 약 80펨토그램 또는 40ppt까지 탐지 가능하다는 것이 확인되었다. 보통 일반적으로 사용되는 리트머스 종이의 탐지 한계가 약 1ppb이라고 알려져 있는 것에 반해 1-아미노-1-메틸-2,3,4,5-테트라페닐실롤(화합물 2)을 이용하여 탐지하였을 경우 탐지한계가 약 100배 정도 더 뛰어나다는 것을 확인할 수 있었다.
4. 1-아미노-1-메틸-2,3,4,5-테트라페닐실롤(화합물 2) 및 1-메틸-1-(3-아미노)프로필-2,3,4,5-테트라페닐실롤(화합물 4)이 염산과 반응했을 때 반응식: 소광 및 증광에 대한 해석
아래의 반응식 1에서 보는 바와 같이 1-아미노-1-메틸-2,3,4,5-테트라페닐실롤(화합물 2)이 염산과 반응을 하게 되면 아미노기(-NH2)가 암모늄염(-NH3Cl 또는 NH4Cl)을 형성하게 되어 메탈올의 발광성 (495 nm)에서 발광성이 감소하게 된다.
Figure 112011057302979-pat00007
삭제
위의 경우와 반대로 1-메틸-1-(3-아미노)프로필-2,3,4,5-테트라페닐실롤(화합물 4)이 염산과 반응을 하게 되면 아미노기(-NH2)의 위치가 화합물 2의 경우보다 상대적으로 프로필기 만큼 거리가 떨어져 있던 것이 아래의 반응식 2에서 보는 바와 같이 M=Si, Ge 쪽으로 고리형(cyclic)을 형성하려고 하여 역으로 1-메틸-1-(3-아미노)프로필-2,3,4,5-테트라페닐실롤(화합물 4)의 발광성이 증가하게 된다.
Figure 112011057302979-pat00008
삭제
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 명백할 것이다.
도1은 본 발명의 유기금속화합물들의 흡수 및 형광 스펙트럼이다.
도2는 1-아미노-1-메틸-2,3,4,5-테트라페닐실롤(화합물 2)을 이용하여 HCl을 탐지하는 소광스펙트럼 (A)과 그것의 스턴-볼머 도표(Stern-Volmer plot, B)이다.
도3은 1-메틸-1-(3-아미노)프로필-2,3,4,5-테트라페닐실롤(화합물 4)을 이용하여 HCl을 탐지하는 증광스펙트럼(A)과 그것의 스턴-볼머 도표(B)이다.
도4는 1-메틸-1-(3-아미노)프로필-2,3,4,5-테트라페닐실롤(화합물 4)을 이용하여 각각 다른 농도의 염산, 질산 및 황산을 탐지한 결과를 도시한 그래프이다.
도5는 1-아미노-1-메틸-2,3,4,5-테트라페닐실롤(화합물 2)의 광학수명 측정결과이다.
도6은 1-아미노-1-메틸-2,3,4,5-테트라페닐실롤(화합물 2)을 이용한 HCl 증기(vapor)의 검출시험결과에 대한 사진이다.
도7은 스트립형으로 개발 된 1-아미노-1-메틸-2,3,4,5-테트라페닐실롤(화합물 2)을 이용하여 염산을 탐지했을 때 탐지 한계를 보여주는 흔적에 대한 사진이다.

Claims (13)

  1. 하기의 화학식 1로 표시되는 발광성 유기화합물을 포함하는 무기산의 탐지센서:
    <화학식 1>
    Figure 112011057302979-pat00009
    상기 식에서, M은 실리콘 또는 게르마늄이고, R은 탄소수 1 내지 10의 포화 탄화수소이고, n은 0 내지 10의 정수이다.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, R은 메틸(-CH3)이고, n은 0 내지 3의 정수인 것을 특징으로 하는 상기 무기산의 탐지센서.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서, 상기 무기산은 상기 무기산은 염산(HCl), 황산(H2SO4), 질산(HNO3), 불산(HF), 브롬산(HBr) 및 요오드산(HI) 로 구성된 그룹으로부터 선택되는 하나 이상의 산인 것을 특징으로 하는 상기 무기산의 탐지센서.
  6. 제1항에 있어서, 탐지되는 무기산의 농도는 1 ppb 내지 10 ppt인 것을 특징으로 하는 상기 무기산의 탐지센서.
  7. 제1항의 무기산의 탐지센서를 용매에 묽힌 무기산의 탐지기구.
  8. 제7항에 있어서, 탐지센서의 탐지 농도는 1 ppb 내지 10 ppt인 것을 특징으로 하는 상기 무기산의 탐지기구.
  9. 제1항의 무기산의 탐지센서가 지지체에 도포된 스트립형의 무기산 탐지기구.
  10. 제 9항에 있어서, 상기 지지체는 실리카 또는 알루미나가 도포된 종이, 유리기판 및 합성수지로 구성된 그룹으로부터 선택되는 하나 이상인 것을 특징으로 하는 상기 무기산 탐지기구.
  11. 제9항에 있어서, 상기 지지체는 실리카가 도포된 TLC 플레이트인 것을 특징으로 하는 상기 무기산 탐지기구.
  12. 제9항에 있어서, 탐지되는 무기산의 농도는 1 ppb 내지 10 ppt인 것을 특징으로 하는 상기 무기산 탐지기구.
  13. 제7항 또는 제9항의 탐지기구를 이용한 무기산의 탐지장치.
KR1020090072365A 2009-08-06 2009-08-06 발광성 유기금속화합물을 포함하는 무기산 탐지센서, 스트립형의 무기산 탐지기구 및 이를 이용한 무기산의 탐지장치 KR101224086B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090072365A KR101224086B1 (ko) 2009-08-06 2009-08-06 발광성 유기금속화합물을 포함하는 무기산 탐지센서, 스트립형의 무기산 탐지기구 및 이를 이용한 무기산의 탐지장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090072365A KR101224086B1 (ko) 2009-08-06 2009-08-06 발광성 유기금속화합물을 포함하는 무기산 탐지센서, 스트립형의 무기산 탐지기구 및 이를 이용한 무기산의 탐지장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20110014819A KR20110014819A (ko) 2011-02-14
KR101224086B1 true KR101224086B1 (ko) 2013-01-21

Family

ID=43773822

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020090072365A KR101224086B1 (ko) 2009-08-06 2009-08-06 발광성 유기금속화합물을 포함하는 무기산 탐지센서, 스트립형의 무기산 탐지기구 및 이를 이용한 무기산의 탐지장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101224086B1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101208659B1 (ko) 2011-08-30 2012-12-05 한국기계연구원 색상 변화 특성을 이용한 검출방법

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4081247A (en) * 1976-02-02 1978-03-28 Beckman Instruments, Inc. Method and apparatus for the chemiluminescent detection of HCl
KR0153129B1 (en) * 1993-03-17 1999-10-01 Nippon Oxygen Co Ltd Method of detecting harmful component and apparatus thereof
JP2006071636A (ja) * 2004-08-27 2006-03-16 Zellweger Analytics Ag 長寿命無機酸検知テープ
JP2008281428A (ja) * 2007-05-10 2008-11-20 Toyota Boshoku Corp 炭酸ガス検出装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4081247A (en) * 1976-02-02 1978-03-28 Beckman Instruments, Inc. Method and apparatus for the chemiluminescent detection of HCl
KR0153129B1 (en) * 1993-03-17 1999-10-01 Nippon Oxygen Co Ltd Method of detecting harmful component and apparatus thereof
JP2006071636A (ja) * 2004-08-27 2006-03-16 Zellweger Analytics Ag 長寿命無機酸検知テープ
JP2008281428A (ja) * 2007-05-10 2008-11-20 Toyota Boshoku Corp 炭酸ガス検出装置

Also Published As

Publication number Publication date
KR20110014819A (ko) 2011-02-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Turemis et al. ZnO/polyaniline composite based photoluminescence sensor for the determination of acetic acid vapor
Liu et al. A monochromatic electrochemiluminescence sensing strategy for dopamine with dual-stabilizers-capped CdSe quantum dots as emitters
Gonzalez et al. Silicon nanocrystals for the development of sensing platforms
Li et al. Multiplexed SERS detection of DNA targets in a sandwich-hybridization assay using SERS-encoded core–shell nanospheres
US20150147818A1 (en) Sensor for detecting explosive, and preparation method thereof
CA2713949C (en) Method and apparatus for nanoparticle electrogenerated chemiluminescence amplification
US20120288950A1 (en) Fluorescent organic nanofibrils as sensory materials for explosives detection
Shu et al. Incorporation of perovskite nanocrystals into lanthanide metal-organic frameworks with enhanced stability for ratiometric and visual sensing of mercury in aqueous solution
Liang et al. Electrochemiluminescence resonance energy transfer between graphene quantum dots and graphene oxide for sensitive protein kinase activity and inhibitor sensing
Zhang et al. Protein-binding aptamer assisted signal amplification for the detection of influenza A (H1N1) DNA sequences based on quantum dot fluorescence polarization analysis
Nerambourg et al. Quenching of molecular fluorescence on the surface of monolayer-protected gold nanoparticles investigated using place exchange equilibria
Tan et al. Lanthanide-functionalized silver nanoparticles for detection of an anthrax biomarker and test paper fabrication
Hu et al. Simple and accurate quantification of quantum yield at the single-molecule/particle level
US20090068755A1 (en) Optical biosensing platform utilizing nanocrystalline zinc oxide
Lu et al. Aggregation-induced emission of tetraphenylethylene-modified polyethyleneimine for highly selective CO2 detection
Shi et al. A novel fluorescent probe for adenosine 5′-triphosphate detection based on Zn2+-modulated l-cysteine capped CdTe quantum dots
Liu et al. Nanomaterial-based tools for protein kinase bioanalysis
Ma et al. A spectral shift-based electrochemiluminescence sensor for hydrogen sulfide
Simões et al. Peroxynitrite and nitric oxide fluorescence sensing by ethylenediamine doped carbon dots
Zhou et al. Ratiometric fluorescence and visual sensing of ATP based on gold nanocluster-encapsulated metal-organic framework with a smartphone
Chen et al. A nanosystem composed of upconversion nanoparticles and N, N-diethyl-p-phenylenediamine for fluorimetric determination of ferric ion
Zimmerman et al. A combinatorial approach to surface-confined cation sensors in water
Luo et al. A highly selective fluorescence sensing platform for nanomolar Hg (II) detection based on cytosine derived quantum dot
Bagheri et al. Carbon dot-based fluorometric optical sensors: an overview
Liu et al. Determination of ascorbic acid using electrochemiluminescence sensor based on nitrogen and sulfur doping graphene quantum dots with luminol as internal standard

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E90F Notification of reason for final refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20151026

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170113

Year of fee payment: 5

LAPS Lapse due to unpaid annual fee