KR101418389B1 - Multi Nanosensor and Manufacturing Method Thereof - Google Patents

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김용훈
김한슬
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Abstract

The present invention relates to a multi nanosensor and a method of manufacturing the same, and more specifically, to a multi nanosensor consisting of a plurality of nanosensors, in which intervals between electrodes being different, for measuring and comparing electrical signals of each nanosensor, thereby accurately detecting a target molecular; and a method of manufacturing the same. The multi nanosensor of the present invention has an advantage of accurately and quickly detecting a target molecular by of utilizing the sensors serving as nanopores which is required separately from the sensors in an existing device architecture of the related art and outputting signals of different kinds. The method of manufacturing the multi nanosensor according to the present invention has an advantage of easily adjusting the intervals of the electrodes in a unit of nanometer by overlapping layered materials of 2D thin film shape with a spacer.

Description

멀티 나노센서 및 그 제조 방법{Multi Nanosensor and Manufacturing Method Thereof}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a multi-nanosensor and a manufacturing method thereof,

본 발명은 멀티 나노센서 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 전극 간의 간격이 상이한 복수 개의 나노센서로 구성되어, 각 나노센서의 전기적 신호를 측정하고 비교함으로써 표적 분자를 정확하게 검출할 수 있는 나노센서 및 그 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a multi-nanosensor and a method of manufacturing the same. More particularly, the present invention relates to a multi-nanosensor and a method of manufacturing the same, And a method of manufacturing the same.

표적 분자를 검출하는 나노센서는, 표적 분자인 뼈대(backbone chain)와 핵염기(nucleobase)로 구성된 DNA 단일 가닥(single strand)을 나노센서의 나노포어(nanopore)로 통과시킬 경우, 고체 나노 전극이 전극간의 터널링 전류(tunneling currents)를 감지하게 되며, 전류의 크기에 따라 핵염기(nucleobase)를 아데닌(A), 시토신(C), 구아닌(G), 티민(T) 네 개의 염기로 구분하는 방식으로 작동될 수 있다.A nanosensor that detects a target molecule can be formed by passing a single strand of DNA consisting of a target molecule, a backbone chain and a nucleobase, through a nanopore of the nanosensor, (A), cytosine (C), guanine (G), and thymine (T), depending on the magnitude of the current, by detecting the tunneling currents between the electrodes Lt; / RTI >

그러나 이러한 기존의 나노센서는, 분자의 공간 배치에 대한 이해가 이루어지지 않은 상태에서 실험적 결과에 의존하여 만들어진 것으로, 표적 분자들의 신호 값이 서로 겹침이 심하고, 결과가 정확하지 못하다는 문제점을 가진다. 특히 나노포어와 나노센서를 결합한 완전한 검출 시스템은 구현되지 못한 상태이며, 그 제조 또한 매우 어렵다는 문제점을 가진다.However, these conventional nanosensors are made based on experimental results in the absence of understanding of the spatial arrangement of molecules, and there is a problem that the signal values of the target molecules are overlapped with each other and the results are not accurate. In particular, a complete detection system combining a nanopore and a nanosensor is not realized, and the manufacturing thereof is also very difficult.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은, 기존의 소자 아키텍쳐에서는 센서와 별도로 필요했던 나노포어의 역할을 동시에 수행하며 다른 종류의 신호를 제공하는 복수 개의 나노센서를 사용하여 보다 정확하게 표적 분자를 검출할 수 있는 멀티 나노센서 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a method for detecting a target molecule more precisely by using a plurality of nanosensors that simultaneously perform a role of a nanopore that is required separately from a sensor in a conventional device architecture, And a method of manufacturing the same.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은,In order to achieve the above object,

표적 분자를 검출하기 위한 멀티 나노센서에 있어서, A multi-nanosensor for detecting a target molecule,

기판; 및Board; And

상기 기판 상에 마련되는 제1나노센서와 제2나노센서를 포함하며And a first nanosensor and a second nanosensor provided on the substrate,

상기 제1나노센서는, 상기 기판 상에 일정한 간격을 두고 마련되는 제1전극 및 제2전극과, 상기 기판 상에 마련되어 상기 제1전극과 상기 제2전극 사이의 간격을 조절하거나 이를 지지하는 제1스페이서 및 제2스페이서를 포함하고,The first nanosensor may include a first electrode and a second electrode provided on the substrate at regular intervals, and a second electrode provided on the substrate to adjust or support the gap between the first electrode and the second electrode. 1 < / RTI > spacer and a second spacer,

상기 제2나노센서는, 상기 기판 상에 일정한 간격을 두고 마련되는 제3전극 및 제4전극과, 상기 기판 상에 마련되어 상기 제3전극과 상기 제4전극 사이의 간격을 조절하거나 이를 지지하는 제3스페이서 및 제4스페이서를 포함하고,The second nanosensor may include a third electrode and a fourth electrode provided on the substrate at regular intervals, and a second electrode provided on the substrate to adjust or support the gap between the third electrode and the fourth electrode. 3 spacers and a fourth spacer,

상기 제1전극과 상기 제2전극 사이의 간격과, 상기 제3전극과 상기 제4전극 사이의 간격이 상이한 것을 특징으로 하는 멀티 나노센서를 제공한다.Wherein the distance between the first electrode and the second electrode is different from the distance between the third electrode and the fourth electrode.

본 발명의 일실시예 따르면, 상기 제1나노센서는,According to an embodiment of the present invention, the first nano-

기판 상에 마련되는 제1전극;A first electrode provided on a substrate;

상기 제1전극 상에 서로 이격되어 마련되어, 그 사이에 제1나노포어를 형성하는 제1스페이서 및 제2스페이서;A first spacer and a second spacer spaced apart from each other on the first electrode to form a first nanopore therebetween;

상기 제1스페이서 및 상기 제2스페이서 상에 마련되는 제2전극을 포함하고,And a second electrode provided on the first spacer and the second spacer,

상기 제2나노센서는, The second nanosensor may include:

기판 상에 마련되는 제3전극;A third electrode provided on the substrate;

상기 제3전극 상에 서로 이격되어 마련되어, 그 사이에 제2나노포어를 형성하되, 그 높이가 상이한 제3스페이서 및 제4스페이서; A third spacer and a fourth spacer which are spaced apart from each other on the third electrode and form a second nanopore therebetween, the third spacer and the fourth spacer being different in height;

상기 제3스페이서 및 상기 제4스페이서 상에 마련되는 제4전극을 포함할 수 있다.And a fourth electrode provided on the third spacer and the fourth spacer.

본 발명의 다른 일실시예에 따르면, 상기 제1나노센서는, According to another embodiment of the present invention, the first nanosensor includes:

기판 상에 서로 이격되어 마련되어, 그 사이에 제1스페이서 간극을 형성하는 제1스페이서 및 제2스페이서;A first spacer and a second spacer provided on the substrate and spaced apart from each other to form a first spacer gap therebetween;

상기 제1스페이서 및 상기 제2스페이서 상에 서로 이격되어 마련되어, 그 사이에 제1나노포어를 형성하는 제1전극 및 제2전극을 포함하고,A first electrode and a second electrode which are provided on the first spacer and the second spacer and are spaced apart from each other and form a first nanopore therebetween,

상기 제2나노센서는,The second nanosensor may include:

기판 상에 서로 이격되어 마련되어, 그 사이에 제2스페이서 간극을 형성하는 제3스페이서 및 제4스페이서;A third spacer and a fourth spacer provided on the substrate so as to be spaced apart from each other and forming a second spacer gap therebetween;

상기 제3스페이서 및 상기 제4스페이서 상에 서로 이격되어 마련되어, 그 사이에 제2나노포어를 형성하는 제3전극 및 제4전극을 포함할 수 있으며, 상기 제1나노포어와 상기 제2나노포어는 그 크기가 상이할 수 있다.And a third electrode and a fourth electrode that are spaced apart from each other on the third spacer and the fourth spacer and form a second nanopore therebetween. The first nanopore, the second nanopore, May be different in size.

또한, 상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은, According to another aspect of the present invention,

기판 상에 제1전극 및 제3전극을 일정한 간격을 두고 마련하는 단계;Providing a first electrode and a third electrode on a substrate at regular intervals;

상기 제1전극 상에 제1스페이서와 제2스페이서를 서로 이격시켜 마련하고, 상기 제3전극 상에 제3스페이서와 제4스페이서를 서로 이격시켜 마련하는 단계; 및Providing a first spacer and a second spacer on the first electrode so as to be spaced apart from each other, and arranging a third spacer and a fourth spacer on the third electrode so as to be spaced apart from each other; And

상기 제1스페이서와 상기 제2스페이서 상에 제2전극을 마련하고, 상기 제3스페이서와 상기 제4스페이서 상에 제4전극을 마련하는 단계를 포함하는 멀티 나노센서의 제조 방법을 제공한다.Providing a second electrode on the first spacer and the second spacer, and providing a fourth electrode on the third spacer and the fourth spacer.

또한, 상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은, According to another aspect of the present invention,

기판 상에 제1스페이서와 제2스페이서 및 제3스페이서와 제4스페이서를 각각 이격시켜 마련하여, 그 사이에 제1스페이서 간극 및 제2스페이서 간극을 형성시키는 단계; Providing a first spacer, a second spacer, and a third spacer and a fourth spacer on a substrate, respectively, so as to form a first spacer gap and a second spacer gap therebetween;

상기 제1스페이서와 상기 제2스페이서 상에 제1전극과 제2전극을, 상기 제3스페이서와 상기 제4스페이서 상에 제3전극과 제4전극을 서로 이격시켜 마련하여, 제1나노포어 및 제2나노포어를 형성시키는 단계; 및A first electrode and a second electrode on the first spacer and the second spacer, and a third electrode and a fourth electrode on the third spacer and the fourth spacer, Forming a second nanopore; And

상기 제1 내지 제4전극이 감싸질 수 있도록, 상기 스페이서들을 보충하는 단계를 포함하는 멀티 나노센서의 제조 방법을 제공한다.And supplementing the spacers so that the first to fourth electrodes can be enclosed.

본 발명의 멀티 나노센서 및 그 제조 방법은, 기존의 소자 아키텍쳐에서 별도로 필요하던 나노포어와 나노센서를 하나의 센서로 결합하고 동시에 다른 종류의 신호를 제공하여 표적 분자를 정확하고 빠르게 검출할 수 있는 멀티 나노센서를 제공한다는 장점을 가진다. 또한, 본 발명의 멀티 나노센서 및 그 제조 방법은, 2차원 박막 형태의 층상 물질(layered materials)을 중첩하여 사용함으로써, 전극의 간격을 나노 단위로 용이하게 조절할 수 있다는 장점을 가진다. The present invention provides a multi-nanosensor and a method of manufacturing the same, which can combine nanopore and nanosensor, which are separately required in the existing device architecture, into one sensor and simultaneously provide different kinds of signals, And has a merit of providing a multi-nanosensor. In addition, the multi-nanosensor and the method of manufacturing the same of the present invention have an advantage in that the interval between the electrodes can be easily controlled in nanometers by using layered materials in the form of two-dimensional thin films.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 멀티 나노센서의 작동 원리를 나타낸 도면이다.
도 2a는 Edge-on mode와 Face-on mode에서 분자가 진행할 때 검출되는 에너지 관계도이며, 도 2b는 Edge-on mode와 Face-on mode에서 도출될 수 있는 DNA 분자의 전기 전도도를 나타낸 그래프이다.
도 3a는 질소가 도핑된 탄소나노튜브(carbon nanotube) 및 그래핀(graphene)을 나타낸 도면이며, 도 3b는 탄소나노튜브(carbon nanotube)에 질소가 도핑된 경우와 그렇지 않은 경우에 분자의 전류가 통할 수 있는 에너지 레벨을 비교한 그래프이다.
도 4a는 본 발명의 제1실시예에 따른 멀티 나노센서의 도면이며, 도 4b는 본 발명의 제1실시예에 따른 멀티 나노센서를 구성하는 제1나노센서 및 제2나노센서의 개략적인 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 멀티 나노센서의 스페이서를 구성하는 2차원 층상 물질을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 제1실시예에 따른 멀티 나노센서를 제조하는 단계를 나타낸 도면이다.
도 7a는 본 발명의 제2실시예에 따른 멀티 나노센서의 도면이며, 도 7b는 본 발명의 제2실시예에 따른 멀티 나노센서를 구성하는 제1나노센서 및 제2나노센서의 개략적인 단면도이다.
도 8은 본 발명의 제2실시예에 따른 멀티 나노센서를 제조하는 단계를 나타낸 도면이다. 1 is a view illustrating an operation principle of a multi-nanosensor according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2A is a graph showing the relationship between the energy of molecules detected in the edge-on mode and the face-on mode, and FIG. 2B is a graph showing the electrical conductivities of DNA molecules that can be obtained in the edge-on mode and the face-on mode .
FIG. 3A shows a carbon nanotube and a graphene doped with nitrogen, FIG. 3B shows a case where a carbon nanotube is doped with nitrogen or not, Which is a graph comparing the energy levels that can be conducted.
FIG. 4A is a view of a multi-nanosensor according to a first embodiment of the present invention, FIG. 4B is a schematic cross-sectional view of a first nanosensor and a second nanosensor constituting the multi-nanosensor according to the first embodiment of the present invention to be.
5 is a view showing a two-dimensional layered material constituting a spacer of a multi-nanosensor according to an embodiment of the present invention.
6 is a view showing a step of manufacturing a multi-nanosensor according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 7A is a view of a multi-nanosensor according to a second embodiment of the present invention, FIG. 7B is a schematic cross-sectional view of a first nanosensor and a second nanosensor constituting the multi-nanosensor according to the second embodiment of the present invention to be.
8 is a view showing a step of manufacturing a multi-nanosensor according to a second embodiment of the present invention.

본 발명은 전극 간격이 서로 다른 복수 개의 나노센서를 이용하여, 정확하게 표적 분자를 검출할 수 있는 멀티 나노센서 및 그 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a multi-nanosensor capable of accurately detecting target molecules using a plurality of nanosensors having different electrode intervals, and a method of manufacturing the same.

본 발명의 멀티 나노센서는, 기판, 상기 기판 상에 마련되는 제1나노센서와 제2나노센서를 포함할 수 있다.The multi-nanosensor of the present invention may include a substrate, a first nanosensor and a second nanosensor provided on the substrate.

제1나노센서는, 기판 상에 일정한 간격을 두고 마련되는 제1전극 및 제2전극과, 기판 상에 마련되어 제1전극과 제2전극 사이의 간격을 조절하거나 이를 지지하는 제1스페이서 및 제2스페이서를 포함할 수 있다.The first nanosensor includes a first electrode and a second electrode provided on the substrate at regular intervals, a first spacer provided on the substrate and adapted to adjust or support an interval between the first electrode and the second electrode, Spacers.

제2나노센서는, 기판 상에 일정한 간격을 두고 마련되는 제3전극 및 제4전극과, 기판 상에 마련되어 제3전극과 상기 제4전극 사이의 간격을 조절하거나 이를 지지하는 제3스페이서 및 제4스페이서를 포함할 수 있다. The second nanosensor includes a third electrode and a fourth electrode provided at a predetermined interval on the substrate, a third spacer provided on the substrate to adjust or support the gap between the third electrode and the fourth electrode, 4 < / RTI > spacers.

또한, 본 발명의 멀티 나노센서는, 제1전극과 제2전극 사이에 단위 입력 신호를 인가하는 제1변조부, 제3전극과 제4전극 사이에 단위 입력 신호를 인가하는 제2변조부, 상기 단위 입력 신호들에 대응되는 단위 출력 신호를 측정하는 제1측정부 및 제2측정부를 더 포함할 수 있다. The multi-nanosensor of the present invention further includes a first modulator for applying a unit input signal between the first electrode and the second electrode, a second modulator for applying a unit input signal between the third electrode and the fourth electrode, The apparatus may further include a first measurement unit and a second measurement unit that measure unit output signals corresponding to the unit input signals.

제1 및 제2변조부는, 표적 분자가 전극 사이를 지나갈 때, 단위 입력 신호를 인가할 수 있다. 이때, 단위 입력 신호는 적어도 1회 이상 반복하여 인가될 수 있다. 상기 단위 입력 신호는 적어도 한 종류의 전기적 신호를 포함할 수 있으며, 펄스 파(pulse wave) 형태의 전기 신호를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. The first and second modulators may apply a unit input signal when the target molecule passes between the electrodes. At this time, the unit input signal may be repeatedly applied at least once. The unit input signal may include at least one type of electrical signal, and may include an electric signal in the form of a pulse wave, but the present invention is not limited thereto.

제1 및 제2측정부는 표적 분자가 전극 사이를 지나갈 때 출력되는 신호를 측정하며, 제1측정부는 제1변조부의 단위 입력 신호에 대응하는 단위 출력 신호를 측정할 수 있으며, 제2측정부는 제2변조부의 단위 입력 신호에 대응하는 단위 출력 신호를 측정할 수 있다. The first measuring unit measures a unit output signal corresponding to a unit input signal of the first modulating unit and the second measuring unit measures a unit output signal corresponding to a unit input signal of the first modulating unit. 2 modulation unit can be measured.

제1 내지 제4전극은, 탄소나노튜브(carbon nanotube) 또는 그래핀(graphene)을 포함할 수 있으며, 그 외에도 전도성 금속을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 탄소나노튜브(carbon nanotube) 또는 그래핀(graphene)은, 질소, 붕소, 산소, 알루미늄, 인, 황, 크롬, 망간 또는 이들의 혼합물로 도핑된 것을 사용할 수 있으며, 이러한 원소로 도핑할 경우 전극의 민감도를 상승시키는 효과를 가질 수 있다.The first to fourth electrodes may include a carbon nanotube or a graphene, but may also include a conductive metal, but are not limited thereto. The carbon nanotube or graphene may be doped with nitrogen, boron, oxygen, aluminum, phosphorus, sulfur, chromium, manganese or a mixture thereof. When doping with such an element, It may have an effect of increasing the sensitivity.

제1 내지 제4스페이서는, 2차원 박막 형태의 층상 물질(layered materials)을 포함할 수 있다. 상기 층상 물질(layered materials)는, MoS2, MoSe2, WS2, WSe2, MoTe2, NbSe2, NiTe2, Bi2Te3, hBN(hexagonal boron nitride) 또는 이들의 혼합물로 이루어질 수 있다. 단, 상기 층상 물질(layered materials)은, nm 단위로 나노센서의 전극을 이격시키기 위해 사용되는 것으로, 반드시 상기 재료나 형태에 한정되는 것은 아니다.The first to fourth spacers may include layered materials in the form of a two-dimensional thin film. The layered materials may be MoS 2 , MoSe 2 , WS 2 , WSe 2 , MoTe 2 , NbSe 2 , NiTe 2 , Bi 2 Te 3 , hexagonal boron nitride (hBN), or a mixture thereof. However, the layered materials are used for separating the electrodes of the nanosensor in nm units, and are not necessarily limited to the materials and shapes.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 멀티 나노센서의 작동 원리를 나타낸 도면이다. 1 is a view illustrating an operation principle of a multi-nanosensor according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 나노센서의 전극과 전극 사이로 표적 분자가 통과할 때, 전극과 전극 사이의 간격에 따라 분자가 나노포어를 진행하는 방향이 달라짐을 확인할 수 있다. 예를 들어, 전극들 사이로 표적 분자로서 DNA 분자가 지나가는 경우, 전극의 간격이 1.2 nm 내지 1.4 nm로 넓은 경우에는 표적 분자에 있는 작용기들이 전극을 바라보는 상태로 지나가게 된다(도 1의 좌측 도면 참조). 반면, 전극의 간격이 0.6 nm 내지 0.7 nm로 좁은 경우, 표적 분자에 존재하는 pi-전자(electron)들이 전극을 바라보는 상태로 지나가게 된다(도 1의 우측 도면 참조). Referring to FIG. 1, when a target molecule passes between an electrode and an electrode of the nanosensor, the direction of the molecule moves toward the nanopore according to the distance between the electrode and the electrode. For example, when DNA molecules pass between the electrodes as target molecules, if the distance between the electrodes is as wide as 1.2 nm to 1.4 nm, the functional groups in the target molecule will pass through to the electrode, as seen in the drawing Reference). On the other hand, when the distance between the electrodes is narrowed from 0.6 nm to 0.7 nm, the pi-electrons present in the target molecule pass through the electrode (see the right side of Fig. 1).

전극의 간격이 넓어 표적 분자의 작용기들이 전극을 바라보는 상태로 지나가는 경우는 'Edge-on mode'로, 전극의 간격이 좁아 pi-전자(electron)들이 전극을 바라보는 상태로 지나가는 경우는 'Face-on mode'로 표현될 수 있다. When the gap between the electrodes is wide and the functional groups of the target molecules pass through the electrode, the edge-on mode is used. In the case where the interval between the electrodes is narrow and the electrons pass through the electrode, quot; -on mode ".

도 2a는 Edge-on mode와 Face-on mode에서 분자가 진행할 때 검출되는 에너지 관계도이며, 도 2b는 Edge-on mode와 Face-on mode에서 도출될 수 있는 DNA 분자의 전기 전도도를 나타낸 그래프이다.FIG. 2A is a graph showing the relationship between the energy of molecules detected in the edge-on mode and the face-on mode, and FIG. 2B is a graph showing the electrical conductivities of DNA molecules that can be obtained in the edge-on mode and the face-on mode .

도 2a를 참조하면, Edge-on mode에서는 각 분자가 진행할 때 검출되는 에너지가 분자별로 큰 차이를 보이지 않는 반면(도 2a의 좌측 그래프 참조), Face-on mode에서는 분자가 지나갈 때 전극-분자 간의 pi-pi 상호작용(interaction)이 최대화되어, 분자 별로 큰 에너지 차이를 발생시킨다(도 2a의 우측 그래프 참조).Referring to FIG. 2A, in the edge-on mode, the energy detected when each molecule proceeds does not show a large difference between molecules (see the left graph of FIG. 2A) pi-pi interaction is maximized, resulting in a large energy difference per molecule (see the right graph of Fig. 2a).

도 2b를 참조하면, 표적 분자로 DNA 분자가 사용되고, 전극으로는 질소가 도핑된 탄소나노튜브(carbon nanotube) 또는 그래핀(graphene) 전극이 사용된 경우, Edge-on mode에서는 분자의 작용기와 질소가 도핑된 전극과 상호작용이 발생하며, 그 결과 전기 전도도가 티민(T) > 시토신(C)-구아닌(G) > 아데닌(A) 순서로 나타나게 된다(도 2b의 좌측 그래프 참조). 반면, Face-on mode의 경우 pi-전자(pi-electron)들이 전극을 바라보는 상태로 지나가게 되며, 그 결과 분자의 크기 및 분자 자체의 에너지 레벨이 복합적으로 작용하여, 전기 전도도가 아데닌(A), 구아닌(G) > 시토신(C), 티민(T) 순서로 나타난다.Referring to FIG. 2B, when DNA molecules are used as target molecules and nitrogen-doped carbon nanotubes or graphene electrodes are used as electrodes, in the edge-on mode, (T)> cytosine (C) - guanine (G)> adenine (A) sequence (see the left graph of FIG. 2B). On the other hand, in the face-on mode, the pi-electrons pass through the electrode, and as a result, the molecular size and the energy level of the molecule itself act in a complex manner, ), Guanine (G), cytosine (C), and thymine (T).

도 3a는 질소가 도핑된 탄소나노튜브(carbon nanotube)와 그래핀(graphene)을 나타낸 도면이며, 도 3b는 탄소나노튜브(carbon nanotube)에 질소가 도핑된 경우와 그렇지 않은 경우의 분자의 전류가 통할 수 있는 에너지 레벨을 비교한 그래프이다. FIG. 3A shows a carbon nanotube and a graphene doped with nitrogen, FIG. 3B shows a case where a carbon nanotube is doped with nitrogen, Which is a graph comparing the energy levels that can be conducted.

도 3a를 참조하면, 전극이 표적 분자를 바라보는 방향으로 질소를 도핑하여, pi-전자(electron)가 풍부해 지도록 함으로써 검출 신호를 증폭시킬 수 있다. 예를 들어 전극으로 탄소나노튜브(carbon nanotube)가 이용되는 경우, 끝단에 캡(cap)을 만들어 질소를 치환 도핑시켜 사용할 수 있으며, 전극으로 그래핀(graphene)이 이용되는 경우, 면 방향으로 질소를 도핑시켜 사용함으로써, Face-on mode에서는 전극-분자 간의 pi-pi 상호작용(interaction)을 최대화하고, edge-on mode에서는 pi-pi 상호작용(interaction)을 최소화 할 수 있다.Referring to FIG. 3A, the detection signal can be amplified by causing the electrode to be enriched with electrons by doping nitrogen in the direction of the target molecule. For example, when a carbon nanotube is used as an electrode, a cap may be formed at the end to substitute nitrogen for doping. When graphene is used as the electrode, nitrogen , It is possible to maximize the pi-pi interaction between the electrode and the molecule in the face-on mode and to minimize the pi-pi interaction in the edge-on mode.

도 3b를 참조하면, 질소가 도핑되지 않은 탄소나노튜브(carbon nanotube) 전극(좌)와, 질소가 도핑된 탄소나노튜브(carbon nanotube) 전극(우)를 비교 해 보면, 질소 도핑된 경우에는 그렇지 않은 경우보다 분자의 전류가 통할 수 있는 에너지 레벨이 전극상에 더 많이 존재하는 것이 확인된다.Referring to FIG. 3B, when a carbon nanotube electrode (left) not doped with nitrogen is compared with a carbon nanotube electrode (right) doped with nitrogen, It is confirmed that there is more energy level on the electrode than the case where the current of the molecule can pass.

따라서, 상기 Face-on mode와 Edge-on mode를 조합한 멀티 나노센서는, 표적 분자를 정확하게 검출할 수 있을 뿐만 아니라, 표적 분자의 움직임 속도까지 제어할 수 있다.
Therefore, the multi-nanosensor combining the face-on mode and the edge-on mode can not only accurately detect the target molecule but also control the movement speed of the target molecule.

이하, 첨부된 도면을 참조하여, 개시된 멀티 나노센서 및 그 제조 방법에 대하여 상세하게 설명한다. 이하의 도면들에서, 동일한 참조 부호는 동일한 구성 요소를 지칭하며, 도면상에서 각 구성 요소의 크기는 설명의 명료성과 편의성을 위해서 과장되어 있을 수 있다.
Hereinafter, the disclosed multi-nanosensor and its manufacturing method will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following drawings, like reference numerals refer to like elements, and the size of each element in the drawings may be exaggerated for clarity and convenience of explanation.

[실시예 1][Example 1]

도 4a는 본 발명의 제1실시예에 따른 멀티 나노센서(100)의 도면이며, 도 4b는 본 발명의 제1실시예에 따른 멀티 나노센서(100)를 구성하는 제1나노센서(120) 및 제2나노센서(130)의 개략적인 단면도이다.4A is a view of a multi-nanometer sensor 100 according to a first embodiment of the present invention. FIG. 4B is a view showing a first nanosensor 120 constituting a multi-nanometer sensor 100 according to a first embodiment of the present invention. And the second nanosensor 130, respectively.

도 4a와 도 4b를 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 멀티 나노센서(100)는, 기판(110), 기판 상에 마련된 제1나노센서(120)와 제2나노센서(130)를 포함할 수 있다. 4A and 4B, the multi-nanometer sensor 100 according to the first embodiment of the present invention includes a substrate 110, a first nanosensor 120 and a second nanosensor 130 provided on the substrate, . ≪ / RTI >

제1나노센서(120)는 상기 기판(110) 상에 마련되는 제1전극(121), 제1전극(121) 상에 서로 이격되어 마련되어, 그 사이에 제1나노포어(122)를 형성하는 제1스페이서(123) 및 제2스페이서(124), 제1스페이서(123) 및 제2스페이서(124) 상에 마련되는 제2전극(125)을 포함할 수 있다.The first nanosensor 120 is disposed on the first electrode 121 and the first electrode 121 provided on the substrate 110 so as to form a first nanopore 122 therebetween And a second electrode 125 provided on the first spacer 123 and the second spacer 124, the first spacer 123 and the second spacer 124.

제2나노센서(130)는 상기 기판(110) 상에 마련되는 제3전극(131), 제3전극(131) 상에 서로 이격되어 마련되어, 그 사이에 제2나노포어(132)를 형성하되, 그 높이가 상이한 제3스페이서(133) 및 제4스페이서(134), 제3스페이서(133) 및 상기 제4스페이서(134) 상에 마련되는 제4전극(135)을 포함할 수 있다.The second nanosensor 130 is spaced apart from the third electrode 131 and the third electrode 131 on the substrate 110 to form a second nanopore 132 therebetween And a fourth electrode 135 provided on the third spacer 133 and the fourth spacer 134, the third spacer 133 and the fourth spacer 134 having different heights.

기판(110)은 그 일면 상에 마련된 제1나노센서(120)와 제2나노센서(130)를 지지할 수 있다. 기판(110)은 절연성 재료, 반도체 재료, 폴리머, 석영, 유리, 그래핀(grephene) 또는 탄소 나노튜브(carbon nanotube) 등으로 이루어질 수 있다. 상기 절연성 재료는 예를 들어 산화물(oxide) 또는 질화물(nitride)로 이루어질 수 있으며, 더 구체적으로는 SiN, SiO2, Al2O3, TiO2, BaTiO3, PbTiO3, BN 및 이들의 혼합물로 이루어질 수 있다. 상기 반도체 재료에는 예를 들어, Si, Ge, GaAs 또는 GaN 등이 포함될 수 있으며, 상기 폴리머 재료에는 유기 폴리머 또는 무기 폴리머가 포함될 수 있다. 기판(110)의 두께는 수 nm 내지 수백 μm일 수 있다. 단, 상기 기판(110)은 제1나노센서(120) 및 제2나노센서(130)를 지지하기 위한 것으로, 상기 물질이나 두께에 제한되는 것은 아니다.The substrate 110 may support the first nanosensor 120 and the second nanosensor 130 on one surface thereof. The substrate 110 may be formed of an insulating material, a semiconductor material, a polymer, a quartz, a glass, a grephene, or a carbon nanotube. The insulating material may for example be made of an oxide (oxide) or a nitride (nitride) and, more specifically, to SiN, SiO 2, Al 2 O 3, TiO 2, BaTiO 3, PbTiO 3, BN and mixtures thereof Lt; / RTI > The semiconductor material may include, for example, Si, Ge, GaAs or GaN, and the polymer material may include an organic polymer or an inorganic polymer. The thickness of the substrate 110 may be from several nanometers to several hundreds of micrometers. However, the substrate 110 supports the first nanosensor 120 and the second nanosensor 130, and is not limited to the material and thickness.

제1나노센서(120)와 제2나노센서(130)는 기판(110) 상에 형성될 수 있으며, 동일한 기판(110)을 공유하여 형성될 수 있으나, 제조공정에 따라 다른 기판 상에도 형성될 수 있는 것으로 이에 제한되는 것은 아니다.The first nanosensor 120 and the second nanosensor 130 may be formed on the substrate 110 and may be formed by sharing the same substrate 110. However, But is not limited thereto.

제1나노센서(120)의 제1전극(121)은 기판(110)의 일부를 덮는 형태로 형성될 수 있다. 제1전극(121)의 두께는 수 nm 내지 수백 μm일 수 있으며, 전극의 재료로 그래핀(grephene)이 사용되는 경우 1nm 이하의 두께를 가질 수 있으므로, 특정 두께에 제한되는 것은 아니다.The first electrode 121 of the first nanosensor 120 may be formed to cover a part of the substrate 110. The thickness of the first electrode 121 may be from several nanometers to several hundreds of micrometers, and when a grephene is used as the material of the electrode, it may have a thickness of 1 nm or less.

제1나노센서(120)의 제1스페이서(123) 및 제2스페이서(124)는 제1전극(121) 상에 서로 이격되어 마련되어, 그 사이에 제1나노포어(122)를 형성할 수 있다. 따라서 제1스페이서(123) 및 제2스페이서(124)는, 제1스페이서(123) 및 제2스페이서(124) 상에 마련되는 제2전극(125)과 제1전극(121) 사이 간극을 만들어주는 기능을 수행할 수 있으며, 양 전극의 간격을 nm(나노 미터) 수준에서 정확하게 조절할 수 있다. 제1나노센서(120)의 제1나노포어(122)는 제1스페이서(123)와 제2스페이서(124) 사이에 형성되며, 층상 물질(layered materials)이 쌓이지 않은 빈 공간을 의미하는 것으로, 수 nm 내지 수백 μm 두께로 형성될 수 있으며, 본 발명의 멀티 나노센서(100)를 통과하는 표적 분자의 크기에 따라서 선택될 수 있는 것으로 이에 제한되는 것은 아니다.The first spacer 123 and the second spacer 124 of the first nanosensor 120 may be spaced apart from each other on the first electrode 121 to form a first nanopore 122 therebetween . Accordingly, the first spacer 123 and the second spacer 124 make a gap between the first electrode 121 and the second electrode 125 provided on the first spacer 123 and the second spacer 124 The function can be performed and the interval between both electrodes can be precisely adjusted at the level of nm (nanometer). The first nanopore 122 of the first nanosensor 120 is formed between the first spacer 123 and the second spacer 124 and means an empty space in which no layered materials are accumulated. May be formed to have a thickness of several nanometers to several hundreds of micrometers, and may be selected depending on the size of a target molecule passing through the multi-nanometer sensor 100 of the present invention.

제1나노포어(122)는 제1전극(121) 상에 2차원 박막 형태의 층상 물질(layered materials)를 쌓은 뒤 가운데 부분을 제거하는 방식으로 형성될 수 있으며, 예를 들어 투과 전자 현미경(trnasmission electron microscope, TEM), 주사 전자 현미경(scanning electron microscope, SEM) 등을 사용하여 전자 빔(electron beam), 중성자 빔(neutron beam), 엑스-레이(X-ray) 등을 조사하는 방식으로 형성될 수 있다. 또한, 제1나노포어(122)는 제1전극(121) 상에 가운데 일정 간격을 두고 층상 물질(layered materials)을 쌓는 방식으로 형성될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The first nanopore 122 may be formed by depositing layered materials in the form of a two-dimensional thin film on the first electrode 121 and then removing the middle portion. For example, a transmission electron microscope an electron beam, a neutron beam, an X-ray, or the like is irradiated using an electron microscope (TEM), a scanning electron microscope (SEM) . In addition, the first nanopores 122 may be formed on the first electrode 121 in such a manner that layered materials are stacked at regular intervals in the middle, but the present invention is not limited thereto.

제1나노센서(120)의 제2전극(125)은 제1스페이서(123)와 제2스페이서(124) 상에 마련될 수 있으며, 상기 제1스페이서(123)와 제2스페이서(124)를 덮는 형태로 형성될 수 있다. 제2전극(125)은 제1전극(121)과 동일한 물질, 형태로 형성될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. The second electrode 125 of the first nanosensor 120 may be provided on the first spacer 123 and the second spacer 124 and the first spacer 123 and the second spacer 124 Or the like. The second electrode 125 may be formed of the same material as the first electrode 121, but is not limited thereto.

제2나노센서(130)의 제3전극(131)은, 제1나노센서(120)의 제1전극(121)과 유사하게 기판(110)의 일부를 덮는 형태로 형성될 수 있다. 제1나노센서(120)의 제1전극(121)과 제2나노센서(130)의 제3전극(131)은, 동일한 기판(110)을 공유하여 형성되거나, 독립적인 기판(110) 상에 형성될 수 있는데, 전자의 경우 제1전극(121) 및 제3전극(131)은 일정한 간격을 두고 이격되어 형성될 수 있으며, 예를 들어 수 nm 내지 수백 μm의 간격을 두고 형성될 수 있다. 단, 제3전극(131)은 서로 다른 기판 상에 독립적으로 형성될 수 있는 것으로, 이에 제한되는 것은 아니다. The third electrode 131 of the second nanosensor 130 may be formed to cover a part of the substrate 110 similar to the first electrode 121 of the first nanosensor 120. The first electrode 121 of the first nanosensor 120 and the third electrode 131 of the second nanosensor 130 may be formed by sharing the same substrate 110 or may be formed on an independent substrate 110 In the former case, the first electrode 121 and the third electrode 131 may be spaced apart from each other by a predetermined distance. For example, the first electrode 121 and the third electrode 131 may be formed at intervals of several nanometers to several hundreds of micrometers. However, the third electrodes 131 may be independently formed on different substrates, but the present invention is not limited thereto.

제2나노센서(130)의 제3스페이서(133) 및 제4스페이서(134)는 제3전극(131) 상에 서로 이격되어 상이한 높이로 마련되어, 그 사이에 제2나노포어(132)를 형성할 수 있다. 따라서 제3스페이서(133) 및 제4스페이서(134)는, 제3스페이서(133) 및 제4스페이서(134) 상에 마련되는 제4전극(135)과, 제3전극(131) 사이에 간극을 만들어주는 기능을 수행할 수 있으며, 양 전극의 간격을 나노 수준에서 조절할 수 있다. The third spacer 133 and the fourth spacer 134 of the second nanosensor 130 are spaced apart from each other on the third electrode 131 so as to form a second nanopore 132 therebetween can do. The third spacer 133 and the fourth spacer 134 are disposed between the third electrode 131 and the fourth electrode 135 provided on the third spacer 133 and the fourth spacer 134, And the gap between both electrodes can be adjusted at the nano level.

제2나노센서(130)의 제2나노포어(132)는 제3스페이서(133)와 제4스페이서(134) 사이에 형성되며, 층상 물질(layered materials)이 쌓이지 않은 빈 공간을 의미하는 것으로, 수 nm 내지 수백 μm 두께로 형성될 수 있으며, 표적 분자의 크기에 따라서 선택될 수 있다. 이때, 제2나노포어(132)의 단면은, 제3스페이서(133)와 제4스페이서(134)의 높이 차이로 인하여, 제1나노포어(122)의 경우와 다르게 그 형태가 직사각형 형태가 아닌 계단 형태를 취할 수 있다.The second nanopore 132 of the second nanosensor 130 is formed between the third spacer 133 and the fourth spacer 134 and represents an empty space in which no layered materials are accumulated. May be formed to a thickness of several nm to several hundreds of micrometers, and may be selected depending on the size of the target molecule. The cross section of the second nanopore 132 is different from that of the first nanopore 122 due to the height difference between the third spacer 133 and the fourth spacer 134, It can take the form of a staircase.

제2나노포어(132)는 제1나노포어(122)의 경우와 동일한 방식으로 형성될 수 있으며, 제2나노포어(132)를 형성하는 제3, 4스페이서(133, 134)는, 제1나노포어(122)를 형성하는 제1, 2스페이서(123, 124)와 일체형인 것을 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. The second nanopore 132 may be formed in the same manner as the first nanopore 122 and the third and fourth spacers 133 and 134 forming the second nanopore 132 may be formed in the same manner as the first nanopore 122, The first and second spacers 123 and 124 may be formed integrally with the first and second spacers 123 and 124 to form the nano pores 122. However, the present invention is not limited thereto.

제4전극(135)은 제3, 4스페이서(133, 134) 상에 마련될 수 있으며, 제3, 4스페이서(133, 134)를 덮는 형태로 형성될 수 있다. 이때, 제4전극(135)은 제3스페이서(133)와 제4스페이서(134)의 높이 차이로 인하여, 상면이 평면이 아닌, 높이가 낮은 쪽으로 기울어진 형태를 취할 수 있다. The fourth electrode 135 may be formed on the third and fourth spacers 133 and 134 and may be formed to cover the third and fourth spacers 133 and 134. At this time, the fourth electrode 135 may have a shape in which the upper surface is not flat but inclined to a lower height due to a difference in height between the third spacer 133 and the fourth spacer 134.

표적 분자는 단일 가닥의 DNA(deoxyribonucleic acid), 이중 가닥의 DNA, 단일 가닥의 RNA(ribonucleic acid), 이중 가닥의 RNA, 폴리펩티드(polypeptide) 등을 포함할 수 있다. 예를 들어, 표적 분자가 단일 가닥의 DNA인 경우, DNA 분자의 뼈대(backbone chain)와 핵염기(nucleobase)가 제1나노포어(122)와 제2나노포어(132)를 차례대로 지나가게 된다. 상기 핵염기(nucleobase)는 아데닌(A), 구아닌(G), 시토신(C) 및 티민(T) 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.The target molecule may include deoxyribonucleic acid, double-stranded DNA, ribonucleic acid, double-stranded RNA, polypeptides, and the like. For example, if the target molecule is a single stranded DNA, the backbone chain and nucleobase of the DNA molecule will pass through the first nanopore 122 and the second nanopore 132 in turn . The nucleobase may include at least one of adenine (A), guanine (G), cytosine (C), and thymine (T).

제1 및 제2스페이서(123, 124)로는 상기 층상 물질(layered materials)을 한 겹 또는 여러 겹으로 쌓아서 사용할 수 있다. 예를 들어, 도 5에 도시된 바와 같이 0.3 nm 내지 0.35 nm의 두께를 가지는 MoS2 또는 hBN(hexagonal boron nitride)을 3 내지 5 겹으로 쌓는 경우, 제1전극(121)과 제2전극(125)는 0.9 nm 내지 1.75 nm의 간격을 두고 이격될 수 있다. 다만 이러한 층상 물질(layered materials)로는 2차원 박막으로 제조될 수 있는 물질이라면 모두 사용 가능한 것으로, 상기 물질 및 두께에 제한되는 것은 아니다. As the first and second spacers 123 and 124, the layered materials may be stacked in one layer or in multiple layers. For example, when three or five layers of MoS 2 or hBN (hexagonal boron nitride) having a thickness of 0.3 nm to 0.35 nm are stacked as shown in FIG. 5, the first electrode 121 and the second electrode 125 ) May be spaced apart from 0.9 nm to 1.75 nm. However, as such layered materials, any material which can be produced as a two-dimensional thin film is usable and is not limited to the material and the thickness.

제3 및 제4스페이서(133, 134)의 경우도 상기 층상 물질(layered materials)이 사용될 수 있으며, 상기 층상 물질(layered materials)을 여러 겹으로 쌓되, 양 쪽 높이를 다르게 하여 사용될 수 있다. 예를 들어, 0.3 nm 내지 0.35 nm의 두께를 가지는 MoS2 또는 hBN(hexagonal boron nitride)을, 제3스페이서(133)의 경우 3 내지 5 겹으로 쌓고, 제4스페이서(134)의 경우 1 내지 2겹으로 쌓는 경우, 제3전극(131)과 제4전극(135) 사이의 간격은, 제3스페이서(133) 쪽의 경우 제1나노센서(120)의 제1전극(121) 및 제2전극(125)의 경우와 마찬가지로 0.9 nm 내지 1.75 nm의 간격을 두고 이격되어 형성될 수 있으나, 제4스페이서(134) 쪽의 경우 0.3 nm 내지 0.7 nm의 간격을 두고 이격되어 형성될 수 있다. 다만 이러한 층상 물질(layered materials)로는 2차원 박막으로 제조될 수 있는 물질이라면 모두 사용 가능하며, 제3스페이서(133)와 제4스페이서(134)의 높이의 높낮음이 서로 뒤바뀌더라도 무관한 것이며, 그 간격 또한 본 발명의 멀티 나노센서를 통해 검출하고자 표적 분자에 따라 바뀔 수 있는 것이므로, 이에 제한되는 것은 아니다.In the case of the third and fourth spacers 133 and 134, the layered materials may be used, and the layered materials may be stacked in multiple layers, with different heights. For example, MoS 2 or hBN (hexagonal boron nitride) having a thickness of 0.3 nm to 0.35 nm is stacked in 3 to 5 layers in the case of the third spacer 133 and 1 to 2 in the case of the fourth spacer 134 The spacing between the third electrode 131 and the fourth electrode 135 is set such that the distance between the first electrode 121 and the second electrode 121 of the first nanosensor 120 in the case of the third spacer 133 side, May be spaced apart from each other by an interval of 0.9 nm to 1.75 nm as in the case of the second spacer layer 125, but may be spaced apart from the fourth spacer 134 by an interval of 0.3 nm to 0.7 nm. However, the layered materials may be any material that can be fabricated as a two-dimensional thin film, regardless of whether the height of the third spacer 133 and the height of the fourth spacer 134 are reversed, The interval may also be changed according to the target molecule to be detected through the multi-nanosensor of the present invention, and thus the present invention is not limited thereto.

상기 제1 내지 제4스페이서(123, 124, 133, 134)의 높이에 의하여 제1전극(121)과 제2전극(125) 사이의 간격, 제3전극(131)과 제4전극(135) 사이의 간격이 조절될 수 있는데, 예를 들어 제1 내지 제3스페이서(123, 124, 133)는 높이가 1.2 nm 내지 1.4 nm이고, 제4스페이서(134)는 높이가 0.6 내지 0.7 nm인 경우, 제1전극(121)과 제2전극(125)과의 간격은 1.2 내지 1.4 nm로, 제3전극(131)과 제4전극(135)과의 간격은 제3스페이서(133) 쪽은 1.2 nm 내지 1.4 nm로, 제4스페이서(134) 쪽은 0.6 내지 0.7 nm로 경사지게 형성될 수 있다.The distance between the first electrode 121 and the second electrode 125 due to the height of the first to fourth spacers 123, 124, 133 and 134 and the distance between the third electrode 131 and the fourth electrode 135, For example, the first to third spacers 123, 124 and 133 have a height of 1.2 nm to 1.4 nm and the fourth spacer 134 has a height of 0.6 to 0.7 nm , The distance between the first electrode 121 and the second electrode 125 is 1.2 to 1.4 nm and the interval between the third electrode 131 and the fourth electrode 135 is 1.2 nm to 1.4 nm, and the fourth spacer 134 side may be formed to be slanted to 0.6 to 0.7 nm.

상기 간격은 전극-표적 분자간의 pi-pi 상호작용(interaction)을 최소화/최대화 시키는 간격을 의미하는 것으로, 예를 들어 상기 표적 분자로 DNA가 사용된 경우, 간격이 넓은 제1스페이서(123)와 제3스페이서(133) 쪽으로는 DNA의 뼈대(backbone chain)이, 간격이 좁은 부분이 포함되어 있는 제2스페이서(124)와 제4스페이서(134) 쪽으로는 핵염기(nucleobase)가 지나갈 수 있다. 즉, 아데닌(A), 구아닌(G), 시토신(C) 및 티민(T)은 상기 제1나노포어(122)와 상기 제2나노포어(132)를 통과할 때 간격이 좁은 부분이 포함되어 있는 제2스페이서(124)와 제4스페이서(134) 쪽으로 통과하게 되며, 간격이 넓은 제2스페이서(124) 부분을 포함하고 있는 제1나노센서(120)는 Edge-on mode로, 간격이 좁은 제4스페이서(134) 부분을 포함하고 있는 제2나노센서(130)는 Face-on mode로 작동될 수 있다. 단, 좁은 간격의 전극을 형성시키는 스페이서로는 제1 내지 제4스페이서 중 어느 것이 선택되더라도 무관한 것으로, 이에 제한되는 것은 아니다.When the DNA is used as the target molecule, the first spacer 123 and the second spacer 123 are spaced apart from each other. A nucleobase may pass through the third spacer 133 toward the second spacer 124 and the fourth spacer 134 where a backbone chain of DNA and a narrow spacer are included. That is, the adenine (A), the guanine (G), the cytosine (C), and the thymine (T) contain a narrow interval when they pass through the first nanopore 122 and the second nanopore 132 The first nanosensor 120 passing through the second spacer 124 and the fourth spacer 134 and including the second spacer 124 having a large interval is in an edge-on mode, The second nanosensor 130 including the fourth spacer 134 portion may be operated in a face-on mode. However, the spacers for forming narrow spaced electrodes may be any of the first to fourth spacers, but are not limited thereto.

제1측정부와 제2측정부는 제1변조부와 제2변조부로부터 인가된 단위 입력 신호에 대응하는 단위 출력 신호를 측정하고, 제어부에서 이러한 출력 신호를 비교하여 표적 분자의 종류를 검출할 수 있다. 예를 들어, 표적 분자로 단일 가닥의 DNA 분자가 사용된 경우, 제어부는 각 염기가 통과할 때마다 염기의 종류를 결정할 수 있으며, 따라서 본 발명의 멀티 나노센서는 DNA 서열 분석에 활용될 수 있다.The first measuring unit and the second measuring unit measure a unit output signal corresponding to the unit input signal applied from the first modulating unit and the second modulating unit and compare the output signal with the control unit to detect the type of the target molecule have. For example, when a single-stranded DNA molecule is used as a target molecule, the control unit can determine the type of base each time the base passes through. Therefore, the multi-nanosensor of the present invention can be used for DNA sequence analysis .

제1 내지 제4전극(121, 125, 131, 135)은 그래핀(graphene)을 포함하는 재료로 이루어질 수 있으며, 두께는 수 nm 이하일 수 있다. 이때, 그래핀(graphene)은 특정 원소가 도핑된 것을 사용할 수 있으며, 예를 들어 질소, 붕소, 산소, 알루미늄, 인, 황, 크롬, 망간 또는 이들의 혼합물이 도핑된 것 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
The first to fourth electrodes 121, 125, 131, and 135 may be made of a material including graphene, and may have a thickness of several nm or less. The graphene may be doped with a specific element, for example, doped with nitrogen, boron, oxygen, aluminum, phosphorus, chromium, manganese or a mixture thereof. It is not.

도 6은 본 발명의 제1실시예에 따른 멀티 나노센서(100)를 제조하는 단계를 나타낸 도면이다. 6 is a view showing a step of manufacturing the multi-nanometer sensor 100 according to the first embodiment of the present invention.

도 6을 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 멀티 나노센서(100)는, 기판(a) 상에 제1전극(121) 및 제3전극(131)을 일정한 간격을 두고 마련하는 단계(b), 제1전극(121) 상에 제1스페이서(123)와 제2스페이서(124)를 서로 이격시켜 마련하고, 제3전극(131) 상에 제3스페이서(133)와 제4스페이서(134)를 서로 이격시켜 마련하되, 상기 제1 내지 제4스페이서(123, 124, 133, 134) 중 어느 하나의 높이를 나머지 세 개의 높이와 달리 하는 단계(c), 제1스페이서(123)와 제2스페이서(124) 상에 제2전극(125)을 마련하고, 제3스페이서(133)와 제4스페이서(134) 상에 제4전극(135)을 마련하는 단계(d)를 통해 제조될 수 있다. 6, the multi-nanometer sensor 100 according to the first embodiment of the present invention includes a first electrode 121 and a third electrode 131 formed on a substrate a at regular intervals (b), a first spacer 123 and a second spacer 124 are provided on the first electrode 121, and a third spacer 133 and a fourth spacer 124 are provided on the third electrode 131, (C) differentiating the height of one of the first to fourth spacers 123, 124, 133, and 134 from the remaining three heights, the first spacer 123, (D) of providing the second electrode 125 on the second spacer 124 and the fourth electrode 135 on the third spacer 133 and the fourth spacer 134, .

제1 내지 제4스페이서(123, 124, 133, 134)를 마련하는 단계는 동시에 또는 순차적으로 진행될 수 있다. 예를 들어, 층상 물질(layered materials)을 일체형으로 제작하여, 제1전극(121) 및 제3전극(131) 일측에 여러 겹으로 쌓아 제1스페이서(123) 및 제3스페이서(133)를 형성시키고, 다른 일측에 층상 물질(layered materials)를 먼저 한 겹으로 쌓아 제4스페이서(134)를 형성시킨 후, 제1전극(121) 부분에만 추가로 쌓아 제2스페이서(124)를 형성시킬 수 있다. 단, 스페이서는 그 역할이 전극의 간격을 조절하는데 있는 것으로, 사용되는 재질에 따라 쌓는 방법이 달라질 수 있으며, 높이가 다른 스페이서로 반드시 제4스페이서(134)가 선택되어야 하는 것은 아니므로, 이에 제한되는 것은 아니다.The steps of providing the first to fourth spacers 123, 124, 133, and 134 may be performed simultaneously or sequentially. For example, layered materials are integrally formed and stacked on one side of the first electrode 121 and the third electrode 131 to form a first spacer 123 and a third spacer 133 And a fourth spacer 134 may be formed by stacking the layered materials on the other side first and then stacked on the first electrode 121 to form the second spacer 124 . However, since the role of the spacer is to adjust the spacing of the electrodes, the method of stacking may vary according to the material used, and the spacers 134 having different heights do not necessarily have to be selected as the fourth spacers 134, It is not.

본 발명의 일실시예에 따르면, 제1나노센서(120)와 제2나노센서(130)를 반복 구성하여 표적 분자의 검침 정확도를 높일 수 있다.
According to an embodiment of the present invention, the first nanosensor 120 and the second nanosensor 130 may be repeatedly configured to increase the accuracy of metering the target molecules.

[[ 실시예Example 2] 2]

도 7a는 본 발명의 제2실시예에 따른 멀티 나노센서(200)의 도면이며, 도 7b는 본 발명의 일실시예에 따른 멀티 나노센서(200)를 구성하는 제1나노센서(220) 및 제2나노센서(230)의 개략적인 단면도이다.FIG. 7A is a view of a multi-nanometer sensor 200 according to a second embodiment of the present invention. FIG. 7B is a cross-sectional view of a multi-nanometer sensor 200 according to an embodiment of the present invention. 2 is a schematic cross-sectional view of the second nanosensor 230. FIG.

제1나노센서(220)는, 기판(210) 상에 서로 이격되어 마련되어, 그 사이에 제1스페이서 간극(226)를 형성하는 제1스페이서(223) 및 제2스페이서(224), 제1스페이서(223) 및 제2스페이서(224) 상에 서로 이격되어 마련되어, 그 사이에 제1나노포어(222)를 형성하는 제1전극(221) 및 제2전극(225)을 포함할 수 있으며, 제2나노센서(230)는, 기판(210) 상에 서로 이격되어 마련되어, 그 사이에 제2스페이서 간극(236)을 형성하는 제3스페이서(233) 및 제4스페이서(234), 제3스페이서(233) 및 제4스페이서(234) 상에 서로 이격되어 마련되어, 그 사이에 제2나노포어(232)를 형성하는 제3전극(231) 및 제4전극(235)을 포함할 수 있으며, 제1나노포어(222)와 제2나노포어(232)는 그 크기가 상이할 수 있다. 이때, 제1스페이서 간극(226)과 제1나노포어(222), 제2스페이서 간극(236)과 제2나노포어(232)는 각각 동일한 위치에 위아래로 형성되어, 각각 서로 이어지는 형태의 포어(pore)로 형성될 수 있다. 또한, 제1스페이서(223)는 제1전극(221)을, 제2스페이서(224)는 제2전극(225)을, 제3스페이서(233)은 제3전극(231)을, 제4스페이서(234)는 제4전극(235)을 감싸는 형태로 형성될 수 있다.The first nanosensor 220 includes a first spacer 223 and a second spacer 224 spaced from each other on the substrate 210 to form a first spacer gap 226 therebetween, The first electrode 221 and the second electrode 225 may be disposed on the first spacer 223 and the second spacer 224 to form a first nanopore 222 therebetween, 2 nanosensor 230 includes a third spacer 233 and a fourth spacer 234 which are provided on the substrate 210 so as to be spaced from each other and form a second spacer gap 236 therebetween, 233 and the fourth electrode 235 which are spaced apart from each other on the first spacer 233 and the fourth spacer 234 and form a second nanopore 232 therebetween, The sizes of the nanopores 222 and the second nanopores 232 may be different. At this time, the first spacer gap 226 and the first nanopore 222, the second spacer gap 236, and the second nanopore 232 are formed up and down at the same position, respectively, pore. The first spacer 223 is connected to the first electrode 221, the second spacer 224 to the second electrode 225, the third spacer 233 to the third electrode 231, The second electrode 234 may be formed to surround the fourth electrode 235.

본 발명의 제2실시예에 따른 멀티 나노센서(220)는, 표적 분자가 제1나노센서(220)의 포어(pore)를 먼저 지난 후, 제2나노센서(230)의 포어(pore)를 지나는 방식으로 작동될 수 있다. The multi-nanosensor 220 according to the second embodiment of the present invention may be configured such that a target molecule passes through a pore of the first nanosensor 220 and then passes through a pore of the second nanosensor 230 It can be operated in the same way.

제1측정부와 제2측정부는, 표적 분자가 각각 제1나노센서(220)와 제2나노센서(230)를 지날 때 측정되는 단위 출력 신호를 측정할 수 있으며, 제어부는 제1측정부에서 측정된 단위 출력 신호와, 제2측정부에서 측정된 단위 출력 신호를 비교하여 표적 분자를 검출할 수 있다. 예를 들어, 표적 분자로 DNA가 사용된 경우, DNA의 뼈대(backbone chain) 부분은 제1스페이서 간극(226)과 제2스페이서 간극(236) 부분을 통과할 수 있으며, DNA의 핵염기(nucleobase) 부분은 제1나노포어(222)와 제2나노포어(232)부분을 통과할 수 있으나, 이러한 실시형태에 제한되는 것은 아니다. The first measuring unit and the second measuring unit can measure a unit output signal measured when the target molecules pass through the first nanosensor 220 and the second nanosensor 230 respectively, The target molecule can be detected by comparing the measured unit output signal with the unit output signal measured by the second measurement unit. For example, when DNA is used as the target molecule, the backbone chain portion of the DNA can pass through the first spacer gap 226 and the second spacer gap 236, and the DNA nucleobase ) Portion may pass through the first nanopore 222 and the second nanopore 232 but is not limited to this embodiment.

본 발명의 제2실시예에 따른 멀티 나노센서(200)는, 제1스페이서(223) 및 제2스페이서(224)와 제1전극(221) 및 제2전극(225) 사이에 마련되고, 제1스페이서 간극(226) 부분이 함몰되어 제1스페이서 함몰부(227)를 형성하는 제5스페이서(228)와, 제3스페이서(233) 및 제4스페이서(234)와 제3전극(231) 및 제4전극(235) 사이에 마련되고, 제2스페이서 간극(236) 부분이 함몰되어 제2스페이서 함몰부(237)를 형성하는 제6스페이서(238)를 더 포함할 수 있다. 이때, 제1스페이서 함몰부(227)와 제2스페이서 함몰부(237)는 각각 제1나노포어(222) 및 제2나노포어(232)와 이어져서 각각 포어(pore)를 형성하는 형태로 구현될 수 있다. 이러한 경우, 예를 들어 표적 분자로 DNA가 사용된 경우, DNA의 뼈대(backbone chain) 부분은 제1스페이서 함몰부(227)와 제2스페이서 함몰부(237) 부분을 통과할 수 있으며, DNA의 핵염기(nucleobase) 부분은 제1나노포어(222)와 제2나노포어(232)부분을 통과할 수 있으나, 이러한 실시형태에 제한되는 것은 아니다. The multi-nanometer sensor 200 according to the second embodiment of the present invention is provided between the first spacer 223 and the second spacer 224 and between the first electrode 221 and the second electrode 225, The fifth spacer 228 forming the first spacer depression 227 and the third spacer 233 and the fourth spacer 234 and the third electrode 231 and And a sixth spacer 238 which is provided between the fourth electrode 235 and the portion of the second spacer gap 236 is recessed to form the second spacer depression 237. At this time, the first spacer depression 227 and the second spacer depression 237 are connected to the first and second nanopores 222 and 232, respectively, to form a pore. . In this case, for example, when DNA is used as the target molecule, the backbone chain portion of the DNA can pass through the first spacer depression 227 and the second spacer depression 237, The nucleobase portion may pass through the first nanopore 222 and the second nanopore 232 but is not limited to this embodiment.

본 발명의 제2실시예에 따른 멀티 나노센서(200)는, 제1전극(221) 및 제2전극(225) 상에 마련되고, 제1나노포어(222)를 덮는 형태로 형성되는 제7스페이서(229)와, 제3전극(231) 및 제4전극(235) 상에 마련되고, 제2나노포어(232)를 덮는 형태로 형성되는 제8스페이서(239)를 더 포함하는 형태로 구현될 수 있다. 이때, 제7스페이서(229)와 제8스페이서(239)는 독립적인 것 또는 일체형인 것이 사용될 수 있는 것으로, 특정 형태에 제한되지 않는다. 또한, 제7 및 제8스페이서(229, 239)는, 제1 및 제2나노포어(222, 232) 부분을 제외한 제1 내지 제4전극(221, 225, 231, 235)을 감싸는 형태로 형성될 수 있다. The multi-nanometer sensor 200 according to the second embodiment of the present invention includes a first electrode 221 and a second electrode 225 which are provided on the first electrode 221 and the second electrode 225, And an eighth spacer 239 formed on the third electrode 231 and the fourth electrode 235 and covering the second nanopore 232. The spacer 239 is formed on the third electrode 231, . At this time, the seventh spacers 229 and the eighth spacers 239 may be independent or integral, and are not limited to any particular form. The seventh and eighth spacers 229 and 239 are formed to surround the first to fourth electrodes 221, 225, 231 and 235 except for the first and second nanopores 222 and 232 .

제1 내지 제7스페이서는, 층상 물질(layered materials)을 한 겹 또는 여러 겹으로 쌓아 형성할 수 있다. 예를 들어, 제1 내지 제4스페이서는 층상 물질(layered materials)을 여러 겹으로 쌓아 표적 분자가 통과할 수 있는 높이를 부여하는 형태로 구현할 수 있으며, 제5 내지 제8스페이서는 층상 물질(layered materials)를 단일 층으로 쌓되 아래의 구성을 덮는 형태로 구현될 수 있으나, 이러한 실시형태에 제한되는 것은 아니다.The first to seventh spacers may be formed by stacking one layer or multiple layers of layered materials. For example, the first to fourth spacers may be formed in such a manner that a plurality of layered materials are stacked to give a height at which the target molecules can pass, and the fifth to eighth spacers are layered materials may be stacked in a single layer, but the present invention is not limited thereto.

제1 내지 제4전극(221, 225, 231, 235)은, 예를 들어 탄소나노튜브(carbon nanotube)를 포함하는 물질로 이루어질 수 있으며, 질소, 붕소, 산소, 알루미늄, 인, 황, 크롬, 망간 또는 이들의 혼합물이 도핑된 것을 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. The first to fourth electrodes 221, 225, 231 and 235 may be made of a material including a carbon nanotube, for example, nitrogen, boron, oxygen, aluminum, phosphorus, Manganese, or a mixture thereof may be used, but the present invention is not limited thereto.

제1나노포어(222)의 넓이는 제1전극(221)과 제2전극(225)의 이격 거리에 따라 달라질 수 있으며, 제2나노포어(232)의 넓이는 제3전극(231)과 제4전극(235)의 이격 거리에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어 제1나노포어(222)는 두께가 1.2 내지 1.4 nm이고, 제2나노포어(232)는 두께가 0.6 내지 0.7 nm일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
The width of the first nanopore 222 may be varied depending on a distance between the first electrode 221 and the second electrode 225 and the width of the second nanopore 232 may be different from the width of the third electrode 231 4 electrode 235 in the first embodiment. For example, the first nanopore 222 may have a thickness of 1.2 to 1.4 nm, and the second nanopore 232 may have a thickness of 0.6 to 0.7 nm. However, the present invention is not limited thereto.

도 8은 본 발명의 제2실시예에 따른 멀티 나노센서(200)를 제조하는 단계를 나타낸 도면이다. 8 is a view showing a step of manufacturing the multi-nanometer sensor 200 according to the second embodiment of the present invention.

도 8를 참조하면, 본 발명의 제2실시예에 따른 멀티 나노센서(200)는, 기판(210) 상에 제1스페이서(223)와 제2스페이서(224) 및 제3스페이서(233)와 제4스페이서(234)를 서로 이격시켜 마련하여, 그 사이에 제1스페이서 간극(226) 및 제2스페이서 간극(236)을 형성시키는 단계(b), 제1스페이서(223)와 제2스페이서(224) 상에 제5스페이서(228)를 형성시키되, 상기 제1스페이서 간극(226) 부분이 함몰되어 제1스페이서 함몰부(227)를 형성하도록 하고, 상기 제3스페이서(233)와 제4스페이서(234) 상에 제6스페이서(238)를 형성시키되, 상기 제2스페이서 간극(236) 부분이 함몰되어 제2스페이서 함몰부(237)를 형성하도록 하는 단계(c), 제5스페이서(228)와 상에 제1전극(221)과 제2전극(225)을, 제6스페이서(238) 상에 제3전극(231) 및 제4전극(235)을 서로 이격시켜 마련하여, 그 사이에 넓이가 다른 제1나노포어(222) 및 제2나노포어(232)를 형성시키는 단계(d), 제1 내지 제4 전극(221, 225, 231, 235)이 감싸질 수 있도록 제1 내지 제6스페이서(223, 224, 233, 234, 226, 238)를 보충하는 단계(e), 제1전극(221) 및 제2전극(225) 상에 상기 제1나노포어(222)를 덮는 형태로 제7스페이서(229)를 형성시키고, 제3전극(231) 및 제4전극(235) 상에 상기 제2나노포어(232)를 덮는 형태로 제8스페이서(239)를 형성시키는 단계(f)를 포함하는 제조 방법에 의하여 제조될 수 있다. 8, a multi-nanometer sensor 200 according to a second embodiment of the present invention includes a substrate 210, a first spacer 223, a second spacer 224, a third spacer 233, (B) forming a first spacer gap 226 and a second spacer gap 236 therebetween by providing fourth spacers 234 spaced apart from each other, a step (b) of forming a first spacer 223 and a second spacer 224 are formed on the first spacer 224 and the first spacer gap 226 is recessed to form the first spacer depression 227 and the third spacer 233 and the fourth spacer (C) forming a sixth spacer 238 on the second spacer gap 234 such that the portion of the second spacer gap 236 is recessed to form a second spacer depression 237, a fifth spacer 228, A third electrode 231 and a fourth electrode 235 are provided on the sixth spacer 238 so as to be spaced apart from each other, Different (D) forming the first nanopore 222 and the second nanopore 232 and forming the first through sixth spacers 223 and 223 so that the first through fourth electrodes 221, 225, 231, (E) filling the first nanopore 222 on the first electrode 221 and the second electrode 225 with a seventh spacer 222 in the form of covering the first nanopore 222 (F) forming an eighth spacer (239) on the third electrode (231) and the fourth electrode (235) so as to cover the second nanopore (232) ≪ / RTI >

본 발명의 일실시예에 따른 멀티 나노센서 제조 방법은, 제5 및 제6스페이서(228, 238) 형성 단계(c), 및 제7 및 제8스페이서(229, 239) 형성 단계(f)를 포함하지 않을 수 있다. 제5 및 제6스페이서(228, 238) 형성 단계(c)를 포함하지 않는 경우, 제1전극(221)과 제2전극(225)이 제1스페이서(223) 및 제2스페이서(224) 상에 형성되고, 제3전극(231)과 제4전극(235)이 제3스페이서(233) 및 제4스페이서(234) 상에 형성되는 단계를 포함할 수 있다(d). 또한, 제1 내지 제4 전극(221, 225, 231, 235)을 감싸기 위해서 제1내지 제4스페이서(223, 224, 233, 234)를 보충하는 단계(e)를 포함할 수 있다. The method for fabricating a multi-nanometer sensor according to an embodiment of the present invention includes the step (c) of forming the fifth and sixth spacers 228 and 238 and the step (f) of forming the seventh and eighth spacers 229 and 239 May not be included. The first electrode 221 and the second electrode 225 may be formed on the first spacer 223 and the second spacer 224 in the absence of the fifth and sixth spacers 228 and 238 forming step (c) (D) a third electrode 231 and a fourth electrode 235 are formed on the third spacer 233 and the fourth spacer 234, respectively. It may also include a step (e) of supplementing the first to fourth spacers 223, 224, 233, 234 to cover the first to fourth electrodes 221, 225, 231, 235.

본 발명의 일실시예에 따르면, 제1나노센서(220)와 제2나노센서(230)를 반복 구성하여 표적 분자의 검침 정확도를 높일 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the first nanosensor 220 and the second nanosensor 230 may be repeatedly configured to increase the accuracy of metering the target molecules.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 또한, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 따라서, 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
The foregoing description is merely illustrative of the technical idea of the present invention and various changes and modifications may be made by those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present invention. It should be noted that the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the scope of the present invention and are not intended to limit the scope of the present invention. Therefore, the scope of protection of the present invention should be construed according to the following claims, and all technical ideas within the scope of the same shall be construed as being included in the scope of the present invention.

100, 200 : 멀티 나노센서 110, 210 : 기판
120, 220 : 제1나노센서 130, 230 : 제2나노센서
121, 221 : 제1전극 122, 222 : 제1나노포어
123, 223 : 제1스페이서 124, 224 : 제2스페이서
125, 225 : 제2전극 131, 231 : 제3전극
132, 232 : 제2나노포어 133, 233 : 제3스페이서
134, 234 : 제4스페이서 135, 235 : 제4전극
226 : 제1스페이서 간극 227 : 제1스페이서 함몰부
228 : 제5스페이서 229 : 제7스페이서
236 : 제2스페이서 간극 237 : 제2스페이서 함몰부
238 : 제6스페이서 239 : 제8스페이서100, 200: multi-nano sensor 110, 210: substrate
120, 220: first nanosensor 130, 230: second nanosensor
121, 221: first electrode 122, 222: first nanopore
123, 223: first spacer 124, 224: second spacer
125, 225: second electrode 131, 231: third electrode
132, 232: second nanopore 133, 233: third spacer
134, 234: Fourth spacer 135, 235: Fourth electrode
226: first spacer gap 227: first spacer depression
228: fifth spacer 229: seventh spacer
236: second spacer gap 237: second spacer depression
238: sixth spacer 239: eighth spacer

Claims (23)

표적 분자를 검출하기 위한 멀티 나노센서에 있어서,
기판; 및
상기 기판 상에 마련되는 제1나노센서와 제2나노센서를 포함하며,
상기 제1나노센서는, 상기 기판 상에 일정한 간격을 두고 마련되는 제1전극 및 제2전극과, 상기 기판 상에 마련되어 상기 제1전극과 상기 제2전극 사이의 간격을 조절하거나 이를 지지하는 제1스페이서 및 제2스페이서를 포함하고,
상기 제2나노센서는, 상기 기판 상에 일정한 간격을 두고 마련되는 제3전극 및 제4전극과, 상기 기판 상에 마련되어 상기 제3전극과 상기 제4전극 사이의 간격을 조절하거나 이를 지지하는 제3스페이서 및 제4스페이서를 포함하고,
상기 제1전극과 상기 제2전극 사이의 간격과, 상기 제3전극과 상기 제4전극 사이의 간격이 상이한 것을 특징으로 하는 멀티 나노센서. A multi-nanosensor for detecting a target molecule,
Board; And
A first nanosensor and a second nanosensor provided on the substrate,
The first nanosensor may include a first electrode and a second electrode provided on the substrate at regular intervals, and a second electrode provided on the substrate to adjust or support the gap between the first electrode and the second electrode. 1 < / RTI > spacer and a second spacer,
The second nanosensor may include a third electrode and a fourth electrode provided on the substrate at regular intervals, and a second electrode provided on the substrate to adjust or support the gap between the third electrode and the fourth electrode. 3 spacers and a fourth spacer,
Wherein the distance between the first electrode and the second electrode is different from the distance between the third electrode and the fourth electrode. 제1항에 있어서,
상기 표적 분자가 상기 제1전극과 상기 제2전극 사이를 통과할 때, 전극 사이에 단위 입력 신호를 적어도 1회 인가하는 제1변조부; 및
상기 표적 분자가 상기 제3전극과 상기 제4전극 사이를 통과할 때, 전극 사이에 단위 입력 신호를 적어도 1회 인가하는 제2변조부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 나노센서. The method according to claim 1,
A first modulator for applying a unit input signal between the electrodes at least once when the target molecule passes between the first electrode and the second electrode; And
Further comprising a second modulator for applying a unit input signal between the electrodes at least once when the target molecule passes between the third electrode and the fourth electrode. 제2항에 있어서,
상기 제1전극과 상기 제2전극 사이에서, 상기 제1변조부의 단위 입력 신호에 대응하는 단위 출력 신호를 측정하는 제1측정부; 및
상기 제3전극과 상기 제4전극 사이에서, 상기 제2변조부의 단위 입력 신호에 대응하는 단위 출력 신호를 측정하는 제2측정부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 나노센서.3. The method of claim 2,
A first measuring unit for measuring a unit output signal corresponding to a unit input signal of the first modulating unit between the first electrode and the second electrode; And
Further comprising a second measuring unit for measuring a unit output signal corresponding to a unit input signal of the second modulating unit between the third electrode and the fourth electrode. 제3항에 있어서,
상기 제1측정부에서 측정되는 단위 출력 신호와, 상기 제2측정부에서 측정되는 단위 출력 신호를 비교하여, 표적 분자를 검출하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 나노센서.The method of claim 3,
Further comprising a control unit for comparing the unit output signal measured by the first measuring unit with a unit output signal measured by the second measuring unit to detect the target molecule. 제1항에 있어서,
상기 표적 분자는, DNA(Deoxyribonucleic acid) 분자인 것을 특징으로 하는 멀티 나노센서. The method according to claim 1,
Wherein the target molecule is a DNA (Deoxyribonucleic acid) molecule. 제1항에 있어서,
상기 제1 내지 제4전극은, 탄소나노튜브(carbon nanotube) 또는 그래핀(graphene)을 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 나노센서.The method according to claim 1,
Wherein the first to fourth electrodes include a carbon nanotube or a graphene. 제6항에 있어서,
상기 탄소나노튜브(carbon nanotube) 및 상기 그래핀(graphene)은, 질소, 붕소, 산소, 알루미늄, 인, 황, 크롬, 망간 또는 이들의 혼합물로 도핑된 것을 특징으로 하는 멀티 나노센서.The method according to claim 6,
Wherein the carbon nanotube and the graphene are doped with nitrogen, boron, oxygen, aluminum, phosphorus, chromium, manganese or a mixture thereof. 제1항에 있어서,
상기 제1 내지 제4스페이서는, 2차원 박막 형태의 층상 물질(layered materials)을 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 나노센서. The method according to claim 1,
Wherein the first to fourth spacers comprise layered materials in the form of a two-dimensional thin film. 제8항에 있어서,
상기 층상 물질(layered materials)은, MoS2, MoSe2, WS2, WSe2, MoTe2, NbSe2, NiTe2, Bi2Te3, hBN(hexagonal boron nitride) 또는 이들의 혼합물로 이루어진 것을 특징으로 하는 멀티 나노센서.9. The method of claim 8,
The layered materials are formed of MoS 2 , MoSe 2 , WS 2 , WSe 2 , MoTe 2 , NbSe 2 , NiTe 2 , Bi 2 Te 3 , hexagonal boron nitride (hBN) Multi-Nano Sensors. 제1항에 있어서.
상기 제1나노센서는,
기판 상에 마련되는 제1전극;
상기 제1전극 상에 서로 이격되어 마련되어, 그 사이에 제1나노포어를 형성하는 제1스페이서 및 제2스페이서; 및
상기 제1스페이서 및 상기 제2스페이서 상에 마련되는 제2전극을 포함하고,
상기 제2나노센서는,
기판 상에 마련되는 제3전극;
상기 제3전극 상에 서로 이격되어 마련되어, 그 사이에 제2나노포어를 형성하되, 그 높이가 상이한 제3스페이서 및 제4스페이서; 및
상기 제3스페이서 및 상기 제4스페이서 상에 마련되는 제4전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 나노센서.The method of claim 1,
The first nanosensor includes:
A first electrode provided on a substrate;
A first spacer and a second spacer spaced apart from each other on the first electrode to form a first nanopore therebetween; And
And a second electrode provided on the first spacer and the second spacer,
The second nanosensor may include:
A third electrode provided on the substrate;
A third spacer and a fourth spacer which are spaced apart from each other on the third electrode and form a second nanopore therebetween, the third spacer and the fourth spacer being different in height; And
And a fourth electrode provided on the third spacer and the fourth spacer. 제10항에 있어서,
상기 제1 내지 제4전극은, 그래핀(graphene)을 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 나노센서.11. The method of claim 10,
Wherein the first to fourth electrodes include a graphene. 제11항에 있어서,
상기 그래핀(graphene)은, 질소, 붕소, 산소, 알루미늄, 인, 황, 크롬, 망간 또는 이들의 혼합물로 도핑된 것을 특징으로 하는 멀티 나노센서. 12. The method of claim 11,
Wherein the graphene is doped with nitrogen, boron, oxygen, aluminum, phosphorus, sulfur, chromium, manganese or a mixture thereof. 제10항에 있어서, 상기 제1 내지 제4스페이서 중, 세 개의 스페이서는 높이가 1.2 nm 내지 1.4 nm이고, 다른 하나의 스페이서는 높이가 0.6 내지 0.7 nm인 것을 특징으로 하는 멀티 나노센서.The multi-nanosensor according to claim 10, wherein three of the first to fourth spacers have a height of 1.2 nm to 1.4 nm, and the other spacer has a height of 0.6 to 0.7 nm. 제1항에 있어서,
상기 제1나노센서는,
기판 상에 서로 이격되어 마련되어, 그 사이에 제1스페이서 간극을 형성하는 제1스페이서 및 제2스페이서; 및
상기 제1스페이서 및 상기 제2스페이서 상에 서로 이격되어 마련되어, 그 사이에 제1나노포어를 형성하는 제1전극 및 제2전극을 포함하고,
상기 제2나노센서는,
기판 상에 서로 이격되어 마련되어, 그 사이에 제2스페이서 간극을 형성하는 제3스페이서 및 제4스페이서; 및
상기 제3스페이서 및 상기 제4스페이서 상에 서로 이격되어 마련되어, 그 사이에 제2나노포어를 형성하는 제3전극 및 제4전극을 포함하고,
상기 제1나노포어와 상기 제2나노포어는 그 크기가 상이한 것을 특징으로 하는 멀티 나노센서.The method according to claim 1,
The first nanosensor includes:
A first spacer and a second spacer provided on the substrate and spaced apart from each other to form a first spacer gap therebetween; And
A first electrode and a second electrode which are provided on the first spacer and the second spacer and are spaced apart from each other and form a first nanopore therebetween,
The second nanosensor may include:
A third spacer and a fourth spacer provided on the substrate so as to be spaced apart from each other and forming a second spacer gap therebetween; And
A third electrode and a fourth electrode which are provided on the third spacer and the fourth spacer and are spaced apart from each other and form a second nanopore therebetween,
Wherein the first nanopore and the second nanopore are different in size from each other. 제14항에 있어서,
상기 제1 및 제2스페이서 상면과 상기 제1 및 제2전극 하면 사이에 마련되고, 상기 제1스페이서 간극 부분이 함몰되어 제1스페이서 함몰부를 형성하는 제5스페이서; 및
상기 제3 및 제4스페이서 상면과 상기 제3 및 제4전극 하면 사이에 마련되고, 상기 제2스페이서 간극 부분이 함몰되어 제2스페이서 함몰부를 형성하는 제6스페이서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 나노센서. 15. The method of claim 14,
A fifth spacer provided between the upper surfaces of the first and second spacers and the lower surface of the first and second electrodes, the fifth spacer being recessed to form a first spacer depression; And
And a sixth spacer provided between the upper surfaces of the third and fourth spacers and the third and fourth electrode lower surfaces and recessed into the second spacer gap portion to form a second spacer depression. Nanosensors. 제14항에 있어서,
상기 제1 및 제2전극 상에 마련되고, 상기 제1나노포어를 덮는 형태로 형성되는 제7스페이서; 및
상기 제3 및 제4전극 상에 마련되고, 상기 제2나노포어를 덮는 형태로 형성되는 제8스페이서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 나노센서.15. The method of claim 14,
A seventh spacer provided on the first and second electrodes, the seventh spacer being formed to cover the first nanopore; And
And an eighth spacer provided on the third and fourth electrodes, the eighth spacer being formed to cover the second nanopore. 제14항에 있어서,
상기 제1 내지 제4전극은, 탄소나노튜브(carbon nanotube)를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 나노센서.15. The method of claim 14,
The multi-nanosensor according to claim 1, wherein the first to fourth electrodes include carbon nanotubes. 제17항에 있어서,
상기 탄소나노튜브(carbon nanotube)는, 질소, 붕소, 산소, 알루미늄, 인, 황, 크롬, 망간 또는 이들의 혼합물로 도핑된 것을 특징으로 하는 멀티 나노센서.18. The method of claim 17,
Wherein the carbon nanotube is doped with nitrogen, boron, oxygen, aluminum, phosphorus, sulfur, chromium, manganese or a mixture thereof. 제14항에 있어서,
상기 제1나노포어는 두께가 1.2 내지 1.4 nm이고, 상기 제2나노포어는 두께가 0.6 내지 0.7 nm인 것을 특징으로 하는 멀티 나노센서.15. The method of claim 14,
Wherein the first nanopore has a thickness of 1.2 to 1.4 nm and the second nanopore has a thickness of 0.6 to 0.7 nm. 제10항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 멀티 나노센서의 제조 방법에 있어서,
기판 상에 제1전극 및 제3전극을 일정한 간격을 두고 마련하는 단계;
상기 제1전극 상에 제1스페이서와 제2스페이서를 서로 이격시켜 마련하고, 상기 제3전극 상에 제3스페이서와 제4스페이서를 서로 이격시켜 마련하는 단계; 및
상기 제1스페이서와 상기 제2스페이서 상에 제2전극을 마련하고, 상기 제3스페이서와 상기 제4스페이서 상에 제4전극을 마련하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 나노센서의 제조 방법. The method of manufacturing a multi-nanosensor according to any one of claims 10 to 13,
Providing a first electrode and a third electrode on a substrate at regular intervals;
Providing a first spacer and a second spacer on the first electrode so as to be spaced apart from each other, and arranging a third spacer and a fourth spacer on the third electrode so as to be spaced apart from each other; And
Providing a second electrode on the first spacer and the second spacer, and providing a fourth electrode on the third spacer and the fourth spacer. 제14항 내지 제19항 중 어느 한 항에 따른 멀티 나노센서의 제조 방법에 있어서,
기판 상에 제1스페이서와 제2스페이서 및 제3스페이서와 제4스페이서를 각각 이격시켜 마련하여, 그 사이에 제1스페이서 간극 및 제2스페이서 간극을 형성시키는 단계;
상기 제1스페이서와 상기 제2스페이서 상에 제1전극과 제2전극을, 상기 제3스페이서와 상기 제4스페이서 상에 제3전극과 제4전극을 서로 이격시켜 마련하여, 제1나노포어 및 제2나노포어를 형성시키는 단계; 및
상기 제1 내지 제4전극이 감싸질 수 있도록, 상기 스페이서들을 보충하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 나노센서의 제조 방법.The method of manufacturing a multi-nanosensor according to any one of claims 14 to 19,
Providing a first spacer, a second spacer, and a third spacer and a fourth spacer on a substrate, respectively, so as to form a first spacer gap and a second spacer gap therebetween;
A first electrode and a second electrode on the first spacer and the second spacer, and a third electrode and a fourth electrode on the third spacer and the fourth spacer, Forming a second nanopore; And
And filling the spacers so that the first to fourth electrodes can be enclosed. 제21항에 있어서,
상기 제1 내지 제4스페이서를 마련하는 단계 이후, 상기 제1 및 제2스페이서 상에 제5스페이서를 형성시키되, 상기 제1스페이서 간극 부분이 함몰되어 제1스페이서 함몰부를 형성하도록 하고, 상기 제3 및 제4스페이서 상에 제6스페이서를 형성시키되, 상기 제2스페이서 간극 부분이 함몰되어 제2스페이서 함몰부를 형성하도록 하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 나노센서의 제조 방법.22. The method of claim 21,
Forming a spacer spacer on the first and second spacers, wherein the first spacer spacer portion is recessed to form a first spacer depression, and the third spacer spacer is formed on the third spacer spacer, And forming a sixth spacer on the fourth spacer, wherein the second spacer gap portion is recessed to form a second spacer depression. 제21항에 있어서,
상기 제1 내지 제4전극을 마련하는 단계 이후, 상기 제1 및 제2전극 상에 상기 제1나노포어를 덮는 형태로 제7스페이서를 형성시키고, 상기 제3 및 제4전극 상에 상기 제2나노포어를 덮는 형태로 제8스페이서를 형성시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 나노센서의 제조 방법.22. The method of claim 21,
Forming a seventh spacer on the first and second electrodes so as to cover the first nanopore, and forming a second spacer on the third and fourth electrodes, And forming an eighth spacer in a form covering the nanopores. ≪ RTI ID = 0.0 > 8. < / RTI >
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