KR101494679B1 - 표면 증강 라만 산란을 위한 국부 표면 플라즈몬 공명 파장의 설계 방법 - Google Patents

표면 증강 라만 산란을 위한 국부 표면 플라즈몬 공명 파장의 설계 방법 Download PDF

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강민희
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Abstract

본 발명은 라만-활성 리포터 분자를 포함하는 분석 대상물에 여기 광을 조사하여 분석 대상물을 표면 증강 라만 분광 분석하기 위한, 표면 증강 라만 산란(SERS; Surface-Enhanced Raman Scattering)용 기판의 국부 표면 플라즈몬 공명(LSPR; Localized Surface Plasmon Resonance) 파장의 설계 방법으로, 본 발명에 따른 LSPR 파장 설계 방법은 여기광의 파장인 여기파장과 라만 산란파장을 기반으로 기판의 국부 표면 플라즈몬 공명(LSPR; Localized Surface Plasmon Resonance) 파장을 선택하는 단계를 포함한다.

Description

표면 증강 라만 산란을 위한 국부 표면 플라즈몬 공명 파장의 설계 방법{Selection Method of Localized Surface Plasmon Resonance Wavelength for High Intense Surface Enhanced Raman Scattering}
본 발명은 표면 증강 라만 산란을 위한 국부 표면 플라즈몬 공명 파장의 설계 방법에 관한 것이다.
SERS(Surface-Enhanced Raman Scattering, 이하 SERS) 분광법은 금, 은 등의 금속 나노구조 표면에 분자가 흡착될 때 라만산란의 세기가 급격히 106 ~ 108 배 이상 증가되는 현상을 이용한 분광법이다. 단 하나의 분자를 직접 측정할 수 있는 고감도의 기술로 발전가능하며, 라만 분광법이 제공하였던 분자의 진동 상태, 혹은 분자 구조에 대한 정보를 직접 제공하여, 초고감도의 화학적/생물학적/생화학적 분석을 위한 강력한 분석방법으로 인정받고 있다.
그러나, SERS 현상은 그 메커니즘이 완벽하게 이해되지 않은 상태이며, 이에 따라 증강 효율을 높이기 위해, 대한민국 공개특허 제2011-0039688호와 같이, 보다 강한 핫 스팟(hot spot)을 제공하는 나노 구조를 개발하거나, 핫 스팟의 밀도를 높이거나, 핫 스팟에 분석 대상물질을 보다 가까이 인접시키는 방향이 주를 이루고 있으며, 나노입자 집합체, SNOF(SNOF; Single-Nanowire-On-a-Film), MIF( Metal Island Films), 나노와이어 번들, 나노와이어의 랭뮤어-브로짓 필름(Langmuir-Blodgett film)과 같은 매우 다양한 SERS 활성 구조가 개발되고 있다.
상술한 바와 같이, SERS 신호 증강을 위한 종래 기술들은 핫 스팟의 제어 및 분석 대상 물질과 핫 스팟 간의 거리에 초점이 맞추어져 있으나, 다양한 SERS 활성 구조 및 다양한 분석 대상 물질에 공통적으로 적용 가능하며 SERS 신호 증강이 근본적으로 플라즈모닉 신호 강화라는 원리에 입각하여, 플라즈모닉 신호 강화를 극대화 시킬 수 있는 기판의 국부 표면 플라즈몬 공명 파장 설계 기준에 대해서는 거의 연구되지 않은 실정이다.
대한민국 공개특허 제2011-0039688호
본 발명은 고강도의 표면 증강 라만 산란을 발생시킬 수 있는 기판의 국부 표면 공명 파장 설계 방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 설계 방법은 라만-활성 리포터 분자를 포함하는 분석 대상물에 여기 광을 조사하여 분석 대상물을 표면 증강 라만 분광 분석하기 위한, 표면 증강 라만 산란(SERS; Surface-Enhanced Raman Scattering)용 기판의 국부 표면 플라즈몬 공명(LSPR; Localized Surface Plasmon Resonance) 파장의 설계 방법으로, 상기 여기광의 파장인 여기파장과 상기 라만 산란파장을 기반으로 기판의 국부 표면 플라즈몬 공명(LSPR; Localized Surface Plasmon Resonance) 파장을 선택하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 설계 방법에 있어, 상기 여기 광의 여기파장과 상기 라만-활성 리포터 분자의 라만 산란파장 사이의 파장을 기판의 국부 표면 플라즈몬 공명 파장으로 설계할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 설계 방법에 있어, 상기 기판의 소광스펙트럼을 기준으로, 상기 여기파장에서의 소광값과 상기 라만 산란파장에서의 소광값의 곱이 최대가 되는 파장을 기판의 국부 표면 플라즈몬 공명 파장으로 설계할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 설계 방법에 있어, 상기 여기파장과 상기 라만 산란파장 사이의 중심 파장을 기판의 국부 표면 플라즈몬 공명 파장으로 설계할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 설계 방법에 있어, 기판은 표면 플라즈몬이 형성되는 금속 나노 구조체를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 설계 방법에 있어, 금속 나노 구조체는 0차원 나노 구조체, 1차원 나노 구조체 및 2차원 나노구조체에서 하나 이상 선택되는 구조체를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 LSPR 파장의 설계 방법은 입사 광(여기 광)의 신호를 증진시킬 뿐만 아니라 분석 대상 물질에 함유된 라만-활성 리포터 분자의 라만 산란 또한 증진시킴으로써, 고 강도의 표면 증강 라만 산란을 발생시킬 수 있다. 또한, 특정 분석 대상 물질 및 기판의 특정한 나노 구조에 한정되지 않고, 여기광(입사광)의 신호 증진과 함께 분자의 라만 산란에 의해서도 산란 강도가 증진되며, 여기광과 라만산란에 의한 증진이 모두 극대화되어, 고 강도의 표면 증강 라만 산란을 발생시킬 수 있다.
또한, 여기광의 신호 증진과 라만-활성 리포터 분자의 라만 산란에 의한 신호 증진이라는 두 신호 증진을 모두 극대화 시킬 수 있는 일반적 LSPR 설계 기준(universal design rule)을 제공함에 따라, SERS 신호 강화를 위한 새로운 SERS 플랫폼 개발시, 플랫폼 설계 및 개발 방향을 제시해 줄 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 설계방법의 모식도로, 도 1(a)는 국부표면 플라즈몬공명 파장의 위치의 변화되는 기판의 소광 스펙트럼을 도시한 일 모식도이며, 도 1(b)는 소광 스펙트럼으로부터 국부표면 플라즈몬공명 파장에 따른 여기 파장에서의 소광값과 라만산란 파장에서의 소광값의 곱을 구하여 도시한 일 모식도이다.
이하 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 설계 방법을 상세히 설명한다. 다음에 소개되는 도면들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 제시되는 도면들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있으며, 이하 제시되는 도면들은 본 발명의 사상을 명확히 하기 위해 과장되어 도시될 수 있다. 이때, 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다.
본 발명에 따른 설계 방법은 표면 증강 라만 산란(SERS; Surface-Enhanced Raman Scattering)용 기판의 국부 표면 플라즈몬 공명(LSPR; Localized Surface Plasmon Resonance) 파장의 설계 방법이다. 상세하게, 본 발명에 따른 설계 방법은 라만-활성 리포터 분자를 포함하는 분석 대상물에 여기 광을 조사하여 분석 대상물을 표면 증강 라만 분광 분석하기 위한, 표면 증강 라만 산란(SERS; Surface-Enhanced Raman Scattering)용 기판의 국부 표면 플라즈몬 공명(LSPR; Localized Surface Plasmon Resonance) 파장의 설계 방법이다.
본 발명에 따른 설계방법은 상기 여기광의 파장인 여기파장과 상기 라만 산란파장을 기반으로 기판의 국부 표면 플라즈몬 공명(LSPR; Localized Surface Plasmon Resonance) 파장을 선택하는 단계를 포함한다.
일반적으로, 라만-활성 리포터 분자를 포함하는 분석 대상물 및 라만-활성 리포터 분자의 라만 산란을 야기하는 여기 파장이 결정되면, 기판의 LSPR 파장이 여기 파장과 동일하도록, 그 여기 파장을 기준으로 기판의 LSPR 파장이 설계되어 왔다. 상세하게, 종래에는 표면 증강 라만 산란 강도를 높이기 위해, 단지 기판에 존재하는 핫 스팟의 밀도를 높이거나, 분석 대상 물질을 핫 스팟과 인접하게 위치시키고자 하는 시도가 주를 이루어 왔으며, 기판의 LSPR 파장은, 단지 핫 스팟에 의한 입사광의 신호 증진만을 고려하여, 표면 증강 라만 산란을 위해 분석 대상 물질이 위치하는 기판에 조사되는 여기 광원의 파장인 여기 파장과 동일한 파장을 사용하였다.
그러나, 본 발명에 따른 설계 방법은 표면증강라만산란의 강도 증가가 여기 광의 증진뿐만 아니라, 라만 산란에 의해서도 증진됨을 주목하여, 기판의 LSPR 설계시, 단지 여기 파장만이 아닌 분석 대상물에 함유되는 라만-활성 리포터 분자의 라만 산란 파장 또한 설계의 기준으로 사용하여, LSPR 파장을 설계하는 특징이 있다.
즉, 본 발명에 따른 설계 방법은 단순히 여기 파장만으로 LSPR 파장을 설계하는 것이 아닌, 여기파장과 상기 라만 산란파장의 적어도 두 인자를 설계 인자로 하여, 기판의 LSPR 파장을 설계함에 따라, 여기 광과 함께 라만-활성 리포터 분자의 라만 산란 광 또한 증진시킬 수 있어, 고 강도의 표면 증강 라만 산란을 발생시킬 수 있는 특징이 있다.
또한, 본 발명에 따른 LSPR 파장의 설계 방법은, 다양한 종류의 분석 대상 물질에 대해, 최적 강화를 제공하는 LSPR 파장의 설계가 가능하다. 알려진 바와 같이, 라만 산란은 분석 대상 물질에 조사되는 여기광이 분자와 상호작용하여, 산란을 통해 주파수가 이동하는 것을 이용한 화학적 분석 방법이다. 이러한 라만 산란의 가장 큰 문제점으로, 조사되는 여기 광의 광자 중, 라만 산란되는 광자의 수가 매우 작아, 상업적으로 라만 산란을 이용하여 물질을 분석하기 위해서는 그 산란의 강도를 높이는 기술이 선 개발되어야 한다. 그러나, 몇몇 특정한 분석 대상 물질에 대해 라만 산란 강화 기작이 분석되고 있을 뿐이며, SERS 강화와 기판 구조의 상관 관계에 대해서는 거의 그 기작이 분석되고 있지 않다. 그러나, 본 발명에 따른 SLPR 파장의 설계 방법은, 광범위한 분석 대상 물질에 각각 및 매우 다양한 나노 구조를 갖는 SERS용 기판 각각에 대해, 표면 증강 라만 산란의 강도를 극대화 시킬 수 있는 설계의 기준(universal design rule)을 제공할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 설계 방법에 있어, LSPR 파장은 여기 광의 여기파장과 상기 라만-활성 리포터 분자의 라만 산란파장 사이의 파장일 수 있다. 즉, 여기광의 파장인 여기파장과 라만-활성 리포터 분자를 포함하는 분석 대상물의 라만 산란파장을 기반으로 기판의 LSPR 파장을 선택하는 단계는 여기파장과 라만 산란 파장 사이의 파장을 LSPR 파장으로 선택하는 단계일 수 있다.
이를 수식화하면, LSPR 파장의 선택 단계는 아래의 관계식 1을 만족하도록 LSPR 파장을 선택하는 단계일 수 있다.
(관계식 1)
λ1 < λLSPR <λ2
관계식 1에서 λ1은 여기광의 여기파장과 라만-활성 리포터 분자를 포함하는 분석 대상물의 라만 산란파장 중 보다 짧은 파장을 의미하며, λ2는 여기광의 여기파장과 라만-활성 리포터 분자를 포함하는 분석 대상물의 라만 산란파장 중 보다 긴 파장을 의미하며, λLSPR은 기판의 국부 표면 플라즈몬 공명 파장을 의미한다.
상술한 관계식 1을 만족하도록 LSPR 파장을 선택함으로써, 기판의 핫 스팟에 의한 여기광의 신호 증진뿐만 아니라, 라만-활성 리포터 분자의 라만 산란에 의한 신호 증진 또한 효과적으로 이루어질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 설계 방법에 있어, LSPR 파장의 선택 단계는 기판의 소광스펙트럼을 기준으로, 여기파장에서의 소광값과 라만 산란파장에서의 소광값의 곱이 최대가 되는 파장을 기판의 국부 표면 플라즈몬 공명 파장으로 선택하는 단계일 수 있다. 상세하게, 여기파장에서의 기판의 소광스펙트럼 상 소강값과 라만 산란파장에서의 기판의 소광스펙트럼 상 소강값의 곱이 최대가 되는 경우, 기판에 의한 여기광의 증강과 라만 산란 신호의 증강이 모두 최대가 되어 극히 우수한 강도의 표면증강 라만 산란이 발생할 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 설계 방법은, 기판의 소광스펙트럼을 얻는 단계; 및 기판의 소광스펙트럼을 기준으로, 여기파장에서의 소광값과 라만 산란파장에서의 소광값의 곱이 최대가 되는 파장을 기판의 국부 표면 플라즈몬 공명 파장으로 선택하는 단계;를 포함할 수 있다. 이때, 기판의 소광스펙트럼은 표면 플라즈몬이 형성되는 금속 나노 구조체가 형성된 기판을 실 제조하여 측정하거나, SERS 현상 분석에 통상적으로 사용되는 시뮬레이션 툴을 이용하여 얻어질 수 있다. 시뮬레이션에 의해 소광 스펙트럼을 수득하고자 하는 경우, 기판에 표면 플라즈몬을 제공하는 금속 나노 구조체의 물질, 형상 및 구조(배열)을 선 규정한 후, 맥스웰 방정식을 기본으로 하여, 미(Mie) 이론등을 이용하여 경계 공간을 설정하고, 이산 쌍극자 근사, 유한차 시간 영역 방법과 유한 요소법 등을 이용하여 공간에서 전기장(E-field)의 근접장 분포를 설정하는 등 금속 나노 구조체의 플라즈모닉을 연구하는데 통상적으로 사용되는 컴퓨터 시뮬레이션을 이용하여 수득될 수 있다. 또한, 기판의 소광스펙트럼은 금속 나노구조체의 물질, 나노구조체의 형상 및/또는 크기를 달리하여 서로 상이한 소광스펙트럼을 갖는 소광스펙트럼들의 셋(SET)일 수 있다. 기판의 소광 스펙트럼이 서로 상이한 소광 스펙트럼을 갖는 소광 스펙트럼들의 셋일 경우, 각각의 소광 스펙트럼을 대상으로 여기파장에서의 소광 스펙트럼상 강도(Ix1)와 라만 산란 파장에서의 소광 스펙트럼상 강도(Ix2)를 곱한 값(Ix1 x Ix2)을 구하고, 두 강도를 곱한 값(Ix1 x Ix2)이 최대값을 갖는 소광 스펙트럼에서의 피크 파장을 LSPR 파장으로 선택할 수 있다. 이러한 LSPR 파장에 의해, 분석 대상 물질의 라만 산란 강도를 극대화 시킬 수 있다. 기판의 소광 스펙트럼 셋을 이용하여 소광 스펙트럼상 여기파장에서의 강도와 라만산란 파장에서의 강도 값이 최대가 되는 소광스펙트럼상의 피크 파장을 LSPR 파장으로 설계하는 일 예는, 본 발명의 명확한 이해를 돕기 위해 제시된 것이며, 본 발명에서 기판의 실 제작 또는 시뮬레이션에 의한 기판의 소광 스펙트럼이 필히 선행되어야 하는 것은 아니다. 구체적으로, 기판의 소광 스펙트럼(단일한 소광 스펙트럼)을 기반으로 소광 스펙트럼의 형상(shape)을 유지한 채 가상적으로 소광 스펙트럼의 위치를 이동(파장 축을 기준으로 한 shift)시키며 두 강도를 곱한 값(Ix1 x Ix2)이 최대값이 되는 위치를 찾은 후, 해당 위치(두 강도를 곱한 값이 최대값이 되는 위치)에서의 소광 스펙트럼 상의 피크에 해당하는 파장을 LSPR 파장으로 설계하는 등, 구현 가능한 다양한 방법이 사용될 수 있음은 물론이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 설계 방법에 있어, LSPR 파장의 선택 단계는 여기파장과 라만 산란파장 사이의 중심 파장을 기판의 국부 표면 플라즈몬 공명 파장으로 선택하는 단계일 수 있다. 이는 기판의 소광 스펙트럼에서 피크의 형상이 대칭일 경우, 즉, 기판의 소광 스펙트럼이 기판의 국부 표면플라즈몬 공명 파장에 대하여 대칭일 경우 보다 유효하다. 기판의 소광 스펙트럼에서 피크가 대칭성을 가질 때, 여기파장과 라만 산란파장 사이의 중심 파장을 기판의 국부 표면 플라즈몬 공명 파장으로 설계함으로써, 소광 스펙트럼상 여기파장에서의 강도와 라만산란 파장에서의 강도 값이 최대가 될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 설계 방법에 있어, 여기 광의 파장(여기 파장)은 물질 분석을 위해, 분석 대상 물질에 조사되는 광일 수 있으며, 상세하게, 단색광일 수 있으며, 레이저 광일 수 있다. 즉, 여기 광은 단파장 레이저 광일 수 있다. 여기 파장은 분석 대상 물질에 함유되는 라만-활성 리포터 분자를 고려하여 선택될 수 있으며, 비 한정적인 일 예로, 여기 광(여기 파장)은 가시광성 내지 근적외선 대역의 광일 수 있으며, 보다 구체적으로 380 내지 900nm의 단파장 광일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 설계 방법에 있어, 라만-활성 리포터 분자의 라만 산란 파장은 일반적인 라만 스펙트럼에서 말하는 Stoke's shift 혹은 anti-Stoke's shift 라고 표현되는 파상수(wavenumber, cm-1)에서 얻어지는 값으로, 라만 산란 파장과 파상수의 관계는 아래의 식 1과 같다. 식 1에서,
Figure 112013120046517-pat00001
는 여기 파장이고,
Figure 112013120046517-pat00002
는 라만-활성 리포터 분자의 라만 산란 파장이며, △ω는 파상수이다.
Figure 112013120046517-pat00003
식(1)
본 발명의 일 실시예에 따른 설계 방법에 있어, 기판은 표면 플라즈몬을 형성하는 금속 나노 구조체를 포함할 수 있다.
상세하게, 금속 나노 구조체의 금속은 가시광 내지 적외선 영역에서 표면 플라즈몬이 나타나는 금속이면 무방하며, 구체적인 일 예로, 금, 은, 구리, 리튬, 알루미늄, 또는 이들의 혼합물일 수 있다.
상세하게, 금속 나노 구조체의 나노 구조체는 0차원 나노 구조체, 1차원 나노 구조체 및 2차원 나노구조체에서 하나 이상 선택되는 구조체를 포함할 수 있다.
0차원 나노 구조체는 양자점을 포함하는 나노 입자를 포함할 수 있으며, 0차원 나노 구조체는 나노 입자들의 콜로이드, 나노입자들의 분산상, 일 평면 또는 다 평면에 걸쳐 규칙적이거나 불규칙적으로 배열된 나노입자를 포함할 수 있다. 결정학적으로, 0차원 나노 구조체를 이루는 나노입자는 단결정체, 트윈과 같은 면 결함을 갖는 유사 단결정체, 다결정체 또는 비정질일 수 있다. 형상적으로, 0차원 나노 구조체를 이루는 나노 입자는 구형 입자, 십면체 또는 큐브와 같은 각진 입자,쌀알형태와 같이 1을 초과하는 장단축비를 갖는 장방형(elongated shape) 입자 또는 다공성 입자일 수 있다. 1차원 나노 구조체는 나노 와이어, 나노 로드, 나노 벨트 및 나노 튜브에서 하나 이상 선택된 구조를 포함할 수 있으며, 1차원 나노 구조체는 나노 와이어, 나노 로드, 나노 벨트 및 나노 튜브에서 하나 이상 선택되는 1차원 나노 구조의 분산상 또는 이러한 1차원 나노 구조가 일 평면 또는 다 평면에 걸쳐 규칙적이거나 불규칙적으로 배열된 구조를 포함할 수 있다. 결정학적으로, 1차원 나노 구조체를 이루는 1차원 나노 구조는 단결정체, 트윈과 같은 면 결함을 갖는 유사 단결정체, 다결정체 또는 비정질일 수 있다. 2차원 나노구조체는 나노 플레이트 및 나노 두께의 필름에서 하나 이상 선택된 구조를 포함할 수 있으며, 2차원 나노구조체는 나노 플레이트가 분산된 분산상 또는 나노 플레이트가 일 평면 또는 다 평면에 걸쳐 규칙적이거나 불규칙적으로 배열된 구조를 포함할 수 있으며, 2차원 나노구조체는 나노 구조를 지지하는 지지체 표면 형성된 나노 두께의 필름 또는 둘 이상의 나노 두께의 필름이 서로 이격 또는 서로 접하도록 적층된 구조를 포함할 수 있다. 결정학적으로, 나노 플레이트 또는 나노 필름은 단결정체, 트윈과 같은 면 결함을 갖는 유사 단결정체, 다결정체 또는 비정질일 수 있다.
금속 나노 구조체는 상술한 0차원 나노구조체, 1차원 나노구조체 및 2차원 나노구조체에서 하나 이상 선택된 나노구조체로 이루어질 수 있다. 구체적인 일 예로, 금속 나노 구조체는 0차원 나노구조체와 1차원 나노구조체가 혼재된 형태일 수 있으며, 2차원 나노구조체상 0차원 나노구조체 또는 1차원 나노구조체가 규칙 또는 불규칙적으로 배열된 형태일 수 있으며, 0차원 나노구조체가 1차원 나노구조체에 결합된 형태일 수 있다.
기판은 상술한 금속 나노 구조체 및 금속 나노 구조체를 지지하는 지지체를 포함할 수 있다. 이때, 지지체에는 분석 대상 물질을 함유하는 액을 금속 나노 구조체로 이송시켜 접촉시키는 유로가 구비된 것일 수 있음은 물론이다.
그러나, 상술한 기판의 금속 나노 구조체 및 지지체에 의해 본 발명이 한정될 수 없음은 물론이며, 다양한 구조 및 형태의 SERS용 기판이면 무방하다.
본 발명의 일 실시예에 따른 설계 방법에 있어, 분석 대상 물질은 라만-활성 리포터 분자를 함유하는 물질일 수 있으며, SERS용 기판에 위치하여 SERS 분광을 이용하여 검출하고자 하는 검출 대상 물질일 수 있다.
라만-활성 리포터 분자는 조사되는 여기 광에 의해 분광 활성을 나타내는 분자로, 진동 동안 분극성을 변화시키는 진동 신호에 의해 스토크 또는 안티-스토크 산란을 발생시키는 분자를 의미할 수 있다. 라만-활성 리포터 분자는 라만 산란이 발생하는 것으로 알려진 어떠한 분자라도 무방하다. 구체적이며, 비 한정적인 일 예로, 라만-활성 리포터 분자는 유기 분자, 유기 음이온, 무기 음이온, 금속-유기 리간드 착물 또는 동위원소를 들 수 있다.
분석 대상 물질은 SERS 분광을 이용하여 검출하고자 하는 목적 물질을 의미하며, 라만-활성 리포터 분자를 포함하는, 유기물, 무기물, 생화학물질 또는 이들의 복합물을 포함할 수 있다. 이때, 복합물은 유기물, 무기물 및 생화학물질에서 선택된 둘 이상의 물질이 혼합된 혼합물 또는 유기물, 무기물 및 생화학물질에서 선택된 둘 이상의 물질이 화학적으로 결합한 결합물을 포함할 수 있다. 이때, 생화학물질은 세포 구성물질, 유전물질, 탄소화합물, 생물체의 대사, 물질 합성, 물질 수송 또는 신호전달 과정에 영향을 미치는 유기물 또는 약물을 포함할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 설계 방법의 명확한 이해를 돕기 위해 제시된 모식도로, 도 1(a)는 국부표면 플라즈몬공명 파장의 위치의 변화되는 기판의 소광 스펙트럼을 도시한 일 모식도이며, 도 1(b)는 소광 스펙트럼으로부터 국부표면 플라즈몬공명 파장에 따른 여기 파장에서의 소광값과 라만산란 파장에서의 소광값의 곱을 구하여 도시한 일 모식도이다.
도 1(a)에 도시된 바와 같이, 서로 상이한 국부표면 플라즈몬공명 파장(도 1의 λPR)을 갖는 기판의 소광 스펙트럼을 가정할 때, 각 소광 스펙트럼에 대해, 여기 파장(도 1의 λex)에서의 소광값(도 1의 I(λex))은 도 1(a)의 푸른색 점으로 도시된 값을 가질 수 있으며, 라만산란 파장(도 1의 λRS)에서의 소광값(도 1의 I(λex))은 도 1(a)의 붉은색 점으로 도시된 값을 가질 수 있다.
도 1(b)는 기판의 국부표면 플라즈몬공명 파장별 여기 파장(도 1의 λex)에서의 소광값(도 1의 I(λex))과 라만산란 파장(도 1의 λRS)에서의 소광값(도 1의 I(λex))의 곱을 도시한 도면으로, 도 1(b)에 도시한 일 예와 같이, 여기 파장에서의 소광값과 라만산란 파장에서의 소광값의 곱이 최대가 되는 파장을 기판의 국부 표면 플라즈몬 공명 파장(λPR design)으로 설계할 수 있다.
이상과 같이 본 발명에서는 특정된 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기판으로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

Claims (5)

  1. 라만-활성 리포터 분자를 포함하는 분석 대상물에 여기 광을 조사하여 분석 대상물을 표면 증강 라만 분광 분석하기 위한, 단일한 국부 표면 플라즈몬 공명 파장을 갖는 표면 증강 라만 산란(SERS; Surface-Enhanced Raman Scattering)용 기판의 상기 국부 표면 플라즈몬 공명(LSPR; Localized Surface Plasmon Resonance) 파장의 설계 방법으로,
    상기 기판의 소광스펙트럼을 기준으로, 상기 여기광의 여기파장에서의 소광값과 상기 라만-활성 리포터 분자의 라만 산란파장에서의 소광값의 곱이 최대가 되는 파장을 기판의 국부 표면 플라즈몬 공명 파장으로 설계하는 설계 방법..
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 여기파장과 상기 라만 산란파장 사이의 중심 파장을 기판의 국부 표면 플라즈몬 공명 파장으로 설계하는 설계 방법.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 기판은 표면 플라즈몬이 형성되는 금속 나노 구조체를 포함하는 설계 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20070030263A (ko) * 2004-06-07 2007-03-15 그리펀 아날리틱스 엘엘씨 표면 강화 라만 분광법을 위한 기판 표면 제조 시스템과방법 및 이를 이용한 장치
KR20110120233A (ko) * 2010-04-28 2011-11-03 세이코 엡슨 가부시키가이샤 광 디바이스, 분석 장치 및 분광 방법
JP2012063156A (ja) 2010-09-14 2012-03-29 Seiko Epson Corp 光デバイスユニット及び検出装置
JP2013057689A (ja) 2012-12-25 2013-03-28 Nano Photon Kk 分光測定方法、散乱型近接場顕微鏡、及びチップ増強ラマンプローブの製造方法

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