KR101605632B1 - 나노 홀의 제조방법 및 이에 의해 제조된 필터 - Google Patents

나노 홀의 제조방법 및 이에 의해 제조된 필터 Download PDF

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Abstract

본 발명은 수 나노미터 및 수 나노미터 이하의 스케일의 나노 홀을 용이하고 간단하게 제조할 수 있는 나노 홀의 제조방법 및 이에 의해 제조된 필터에 관한 것으로, 서로 대향하는 두 면을 관통하는 나노 또는 마이크로 스케일의 직경을 가지는 관통구가 형성된 몸체를 준비하는 준비단계; 상기 관통구에 상기 관통구의 직경보다 작은 직경을 가지는 입자를 주입시켜 상기 관통구보다 더 작은 스케일의 나노 홀을 형성하는 입자 주입단계;를 포함하는 나노 홀의 제조방법이 제공된다.

Description

나노 홀의 제조방법 및 이에 의해 제조된 필터{METHOD FOR MANUFACTURING NANO HOLE AND FILTER MANUFACTURED BY THE SAME}
본 발명은 나노 홀의 제조방법 및 이에 의해 제조된 필터에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 수 나노미터에서 수백 나노미터의 크기를 갖는 나노 홀을 용이하게 제조할 수 있는 나노 홀의 제조방법 및 이에 의해 제조된 필터를 구비하는 필터에 관한 것이다.
나노 홀이란 나노스케일의 폭을 가지는 기공 또는 유로 등을 말하며, 연산장치, 메모리 소자 등의 다양한 분야에서 활용되고 있다.
지금까지 이러한 나노홀을 배열시키는 방법으로 콜로이드성 리소그래픽 식각 (colloidal lithographic etching), 나노임프린트 리소그래피 (nanoimprint lithography), 양극 산화 알루미늄 템플릿 (anodic aluminum oxide template) 사용, 및 블록공중합체에 기초한 광학 리소그래픽 패터닝 공정 (block copolymer-based optical lithographic patterning processes)등이 보고된 바 있다.
그러나, 이들 방법은 나노 스케일의 패터닝이 가능한 별도의 장비 또는 공정을 이용함으로써, 많은 시간 소요 및 복잡한 공정과정을 요하고 있다는 문제가 있으며, 직경 20 nm 이하를 가지는 나노홀을 제조하기에는 기술적 및 상업적 한계가 존재한다.
예컨대, 기계가공으로 나노 홀을 가공하는 경우 공구의 크기가 제한으로 작용한다는 점, 포토리소그래피의 경우에도 포토마스크의 광학 회절현상으로 인해 감광막의 형상 한계가 현재 최소 1㎛라는 점 등에 의해 수 나노미터의 크기를 갖는 나노홀의 제작은 상기와 같은 기술로는 사실상 구현하기 어렵다.
더 나아가, 나노단위의 입자를 포집할 수 있는 필터를 제조함에 있어서도 현재 기술로는 수십 나노미터(nm) 정도의 홀을 구현할 수 있지만 그 이하, 즉 수 나노미터(nm) 정도의 홀을 갖는 필터는 제작하기 힘들다.
<관련 선행문헌 1> 한국등록특허공보 제10-1408194호
<관련 선행문헌 2> 한국등록특허공보 제10-1399459호
따라서, 본 발명의 목적은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 수 나노미터 및 수 나노미터 이하의 스케일의 나노 홀을 용이하고 간단하게 제조할 수 있는 나노 홀의 제조방법 및 이에 의해 제조된 필터을 제공함에 있다.
상기 목적은, 본 발명에 따라, 서로 대향하는 두 면을 관통하는 나노 또는 마이크로 스케일의 직경을 가지는 관통구가 형성된 몸체를 준비하는 준비단계; 상기 관통구에 상기 관통구의 직경보다 작은 직경을 가지는 입자를 주입시켜 상기 관통구보다 더 작은 스케일의 나노 홀을 형성하는 입자 주입단계;를 포함하는 나노 홀의 제조방법. 에 의해 달성된다.
여기서, 상기 입자 주입단계는 서로 다른 크기를 갖는 복수 종류의 입자를 상기 관통구에 주입시키는 것이 바람직하다.
또한, 상기 입자 주입단계는 서로 동일한 크기를 갖는 동일한 종류의 입자를 상기 관통구에 주입시키는 것이 바람직하다.
또한, 상기 입자 주입단계는 전기적 또는 화학적으로 처리된 입자가 주입되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 홀 형성단계는 상기 입자 주입단계에서 주입되는 입자들이 상기 관통구로부터 이탈되지 않도록 상기 입자 주입단계에서 입자가 주입되는 입구 영역과 상기 입구 영역의 반대측인 출구 영역은 비대칭 구조로 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 홀 형성단계에서 상기 관통구는 상기 입구 영역의 직경이 상기 출구 영역의 직경보다 크게 마련되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 홀 형성단계에서 상기 입자 주입단계에서 입자가 주입되는 상기 관통구의 입구와 상기 입구의 반대측인 출구가 대칭 구조로 마련되고, 상기 홀 형성단계와 상기 입자 주입단계 사이에는 상기 관통구의 출구 영역의 직경을 축소시키는 출구 축소단계;를 더 포함하는 것이 바람직하다.
한편, 상기 목적은, 본 발명에 따라, 서로 대향하는 두 면을 관통하는 나노 또는 마이크로 스케일의 직경을 가지는 관통구가 형성된 필터부; 상기 관통구에 삽입되며 상기 관통구의 직경보다 작은 직경을 가지는 입자;를 포함하며, 상기 필터부는 상기 관통구의 삽입된 입자에 의해 상기 관통구보다 더 작은 스케일의 나노 홀을 구비하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 관통구에 삽입되는 입자들의 크기를 조절함으로써 상기 나노 홀의 크기를 조절하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 입자는 기능기와의 결합을 통해 전기적으로 양성 또는 음성을 가지는 것이 바람직하다.
또한, 상기 입자의 표면 및 상기 표면에 근접한 영역에 전기적으로 대전된 전기 이중층(electric double layer)이 형성되도록 상기 입자는 표면이 양성 또는 음성으로 대전되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 관통구는 상기 입자가 주입되는 입구 영역의 직경이 상기 입구 영역의 반대측인 출구 영역의 직경보다 크게 마련되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 필터부는 양극산화알루미늄(Anodic Aluminum Oxide:AAO) 멤브레인인 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 수 나노미터 또는 수 나노미터 이하의 스케일을 가지는 나노홀을 용이하게 제조할 수 있는 나노 홀의 제조방법이 제공된다.
또한, 주입되는 입자의 크기를 조절하여 나노 홀의 크기 및 배열 상태를 조절할 수 있다.
또한, 주입되는 입자에 화학적 또는 전기적인 처리를 가함으로써 표면기능화처리된 나노홀을 형성할 수 있다.
한편, 본 발명에 따르면, 수 나노미터의 크기를 가지는 입자라 할지라도 용이하게 포집할 수 있는 필터가 제공된다.
또한, 나노 홀 내부에 삽입되는 입자들이 표면 기능화됨으로써 나노 홀의 크기보다 작은 크기의 입자라 할지라도 용이하게 포집할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 나노 홀 제조방법을 개략적으로 도시한 공정 흐름도이고,
도 2는 도 1에 따른 나노 홀 제조방법에서 준비단계를 개략적으로 도시한 정면도이고,
도 3은 도 1에 따른 나노 홀 제조방법에 따른 입자주입단계에서 동일한 크기의 입자가 주입된 상태를 도시한 도면이고,
도 4는 도 1에 따른 나노 홀 제조방법에 따른 입자주입단계에서 서로 다른 크기의 입자가 주입된 상태를 도시한 도면이고,
도 5는 도 1에 따른 나노 홀 제조방법에 따른 입자주입단계에서 입자 표면에 기능기를 결합시킨 모습을 개략적으로 도시한 도면이고,
도 6은 도 1에 따른 나노 홀 제조방법에 따른 입자주입단계에서 대전된 입자를 주입시켜 전기이중충이 형성된 모습을 개략적으로 도시한 도면이고,
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 나노 홀 제조방법을 개략적으로 도시한 공정 흐름도이고,
도 8은 도 7에 따른 나노 홀 제조방법에서 출구축소단계를 개략적으로 도시한 도면이고,
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 필터를 개략적으로 도시한 도면이고,
도 10은 도 9에 따른 필터에서 필터부로 사용되는 양극산화알루미늄의 확대된 외면을 도시한 사진이다.
설명에 앞서, 여러 실시예에 있어서, 동일한 구성을 가지는 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하여 대표적으로 제1실시예에서 설명하고, 그 외의 실시예에서는 제1실시예와 다른 구성에 대해서 설명하기로 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 제1실시예에 따른 나노 홀 제조방법(S100)에 대하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 나노 홀 제조방법을 개략적으로 도시한 공정 흐름도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 나노 홀 제조방법(S100)은 나노 또는 마이크로 스케일을 가지는 관통구(11)에 관통구(11)보다 작은 크기의 입자를 주입시킴으로써 결과적으로 수 나노미터 내지는 그 이하의 크기를 가지는 나노 홀(30)을 제조할 수 있는 것으로서, 준비단계(S110)와 입자주입단계(S120)를 포함한다.
도 2는 도 1에 따른 나노 홀 제조방법에서 준비단계를 개략적으로 도시한 정면도이다.
도 2를 참조하면, 상기 준비단계(S110)는 서로 대향하는 두 면을 관통하는 나노 또는 마이크로 스케일의 직경을 가지는 관통구(11)가 형성된 몸체(10)를 준비하는 단계이다.
여기서, 관통구(11)는 몸체(10)의 상면 및 하면을 관통하거나 몸체(10)의 좌측면 및 우측면을 관통하도록 마련될 수 있다.
한편, 본 발명의 제1실시예에 있어서, 관통구(11)는 후술할 입자주입단계(S120)에서 입자(20)가 주입되는 방향을 기준으로 입자(20)가 주입되는 입구(11a) 영역과 그 반대편인 출구(11b) 영역이 비대칭으로 마련된다.
더 자세히 설명하면, 입구(11a) 영역의 직경과 출구(11b) 영역의 직경이 서로 상이하게 마련됨으로써 입구(11a) 영역 형상과 출구(11b) 영역 형상이 서로 비대칭적인 비대칭구조로 마련될 수 있다.
즉, 입구(11a) 영역의 직경과 출구(11b) 영역의 직경이 상이한 상태, 더 바람직하게는 입구(11a) 영역의 직경이 출구(11b) 영역의 직경보다 크게 마련된 상태를 구비함으로써, 후술할 입자주입단계(S120)에서 주입되는 입자(20)가 출구(11b) 영역을 통해 배출되는 것을 방지할 수 있다.
여기서, 출구(11b) 영역의 직경은 후술할 입자주입단계(S120)에서 주입되는 입자(20)의 직경보다 작게 마련되는 것이 바람직하나 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 입자주입단계(S120)는 관통구(11)에 관통구(11)의 직경보다 작은 직경을 가지는 입자들을 주입시켜 상기 관통구(11)보다 더 작은 스케일의 나노 홀(30)을 제조하는 단계이다.
즉, 관통구(11)에 입자(20)들이 주입됨으로써 입자(20)들 사이에 형성되는 공극을 통해 나노 홀(30)을 형성한다.
여기서, 주입되는 입자(20)의 종류를 선택함에 따라 사용자가 요구하는 크기의 나노 홀(30)을 제조할 수 있다.
도 3은 도 1에 따른 나노 홀 제조방법에 따른 입자주입단계에서 동일한 크기의 입자가 주입된 상태를 도시한 도면이고, 도 4는 도 1에 따른 나노 홀 제조방법에 따른 입자주입단계에서 서로 다른 크기의 입자가 주입된 상태를 도시한 도면이다.
가령, 도 3과 같이 관통구(11)에 주입되는 입자(20)들이 모두 동일한 입자로서, 모두 동일한 크기를 가진다고 가정하면, 주입되는 입자(20)들의 직경보다 작고 일정한 크기를 가지는 나노 홀(30)을 형성할 수 있다.
즉, 입자(20)들이 완전한 원 형상을 가진다고 가정하면, 사용자는 주입되는 입자(20)들의 크기를 선택함으로써 사용자가 원하는 크기의 나노 홀(30)을 제조할 수 있다.
한편, 본 발명의 제1실시예에 따르면 입자주입단계(S120)에서 주입되는 입자는 서로 다른 크기를 가지는 복수 종류의 입자로 마련될 수 있다.
가령, 도 4와 같이 제1 입자(21)와 제1 입자(22)보다 직경이 작은 제2 입자(23)가 동시에 또는 순차적으로 관통구(11) 측에 주입될 수 있다. 이처럼, 제1 입자(21)와 제2 입자(22)가 관통구(11)에 주입되면, 제1 입자(21)들의 정렬된 상태에 형성되는 공극 사이에 제2 입자(22)들이 배치되어 제1 입자(21)만을 주입시킨 경우보다 더 미세한 스케일의 나노홀(30)이 형성될 수 있다.
여기서, 설명의 편의를 위해 서로 다른 크기를 가지는 제1 입자(21) 및 제2 입자(22)의 두 개의 입자를 제공하는 것으로 설명하였으나 이에 제한되는 것은 아니며, 2 종류 이상의 입자를 사용함으로써 더 미세한 나노 홀(30)의 형성도 가능하다.
더 나아가, 주입되는 입자(20)들의 크기가 수 나노미터 단위의 나노입자라면, 본 발명의 제1실시예에 의해 형성되는 나노 홀(30)은 피코 스케일로 형성될 수 있다.
한편, 본 발명의 제1실시예에 따르면 입자주입단계(S120)에서 주입되는 입자는 전기적 또는 화학적 처리된 입자로 마련될 수 있다. 즉, 전기적 또는 화학적 처리에 의해 표면 기능화 처리된 입자가 관통구(11) 측으로 주입될 수 있다.
여기서, 전기적 또는 화학적 처리에 의해 표면 처리화된 입자라 함은 종래에 이미 개시된 여러 방법들이 활용될 수 있다.
여기서, 화학적 처리의 일례로서 펩타이드(peptide)를 이용하여 입자(20) 표면을 양성전하화 처리할 수 있다. 즉, 입자(20) 표면에 히드록시기(OH) 또는 카르복실기(COOH)와 같은 기능기를 부여하여 펩타이드(peptide)를 결합시킬 수 있다.
도 5는 도 1에 따른 나노 홀 제조방법에 따른 입자주입단계에서 입자 표면에 기능기를 결합시킨 모습을 개략적으로 도시한 도면이다.
이러한 펩타이드(peptide)는 히드록시기(OH) 또는 카르복실기(COOH)와 같은 기능기에서 수소가 분해됨으로써 전기적으로 양성(+)을 가지게 되며, 나노 홀(30)을 통과할 수 있는 입자의 종류를 제한할 수 있다.
한편, 전기적 처리의 일례로서 입자 표면에 전기적으로 대전된 전기 이중층(electric double layer)이 형성되도록 입자(20)을 대전시킨 상태로 관통구(11)에 주입시킬 수 있다.
도 6은 도 1에 따른 나노 홀 제조방법에 따른 입자주입단계에서 대전된 입자를 주입시켜 전기이중충이 형성된 모습을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 6을 참조하면, 전기 이중층(electric double layer)이란 입자에 따라서 자연스럽게 대전되는 현상으로, 입자에 대전된 전ㅎ와는 반대되는 전하가 주변에 층을 형성하는 현상을 말한다. 가령, 입자(20) 표면이 양성(+)으로 대전된 경우, 입자(20) 주변은 음성(-)의 성질을 가지는 층이 형성된다.
이에 따라, 음성(-)의 입자는 나노 홀(30)을 통과하는 것이 제한되고, 양성(+)의 입자 또는 중성자만이 나노 홀(30)을 통과할 수 있다.
상술한 예는 전기적 또는 화학적 처리를 통해 입자(20)를 표면기능화하는 예시를 설명한 것으로 이에 제한되는 것은 아니며, 종래의 알려진 다양한 방법들이 모두 활용될 수 있음은 당연하다.
다음으로 본 발명의 제2실시예에 따른 나노 홀의 제조방법(S200)에 대하여 설명한다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 나노 홀 제조방법을 개략적으로 도시한 공정 흐름도이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 제2실시예에 따른 나노 홀 제조방법(S200)은 나노 또는 마이크로 스케일을 가지는 관통구(11)에 관통구(11)보다 작은 크기의 입자를 주입시킴으로써 결과적으로 수 나노미터 내지는 그 이하의 크기를 가지는 나노 홀(30)을 제조할 수 있는 것으로서, 준비단계(S110)와 출구축소단계(S215)와 입자주입단계(S120)를 포함한다.
상기 준비단계(S110)는 제1실시예에서 설명한 것과 실질적으로 동일하므로 여기서는 자세한 설명을 생략한다.
다만, 제1실시예에서와는 달리 입구 영역(11a)과 출구(11b) 영역이 서로 대칭구조를 이루는 관통구(11)를 구비하는 몸체(10)를 활용한다는 점에서 상이하다.
더 자세히 설명하면, 본 발명의 제2실시예에서의 몸체(10)는 입구(11a) 영역의 직경과 출구(11b) 영역의 직경이 동일하게 마련됨으로써 입구(11a) 영역의 형상과 출구(11b) 영역의 형상이 서로 대응되는 대칭구조를 형성하는 관통구(11)를 구비한다.
더 나아가, 입구(11a) 영역의 직경과 출구(11b) 영역의 직경이 동일한 상태, 더 바람직하게는 입구(11a) 영역의 중심과 출구(11b) 영역의 중심이 동일한 중심축 상에 형성된 상태를 구비할 수 있다.
다만, 이러한 구조에 따르면, 후술할 입자주입단계(S120)에서 주입되는 입자(20)들이 자연스럽게 출구(11b) 영역을 통해 배출될 수 있다.
도 8은 도 7에 따른 나노 홀 제조방법에서 출구축소단계를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 8을 참조하면, 상기 출구축소단계(S215)는 상술한 것과 같이 출구(11b) 영역으로 입자들이 배출되는 것을 방지하기 위해, 관통구(11)가 대칭구조로 마련되는 경우, 출구(11b) 영역의 일부 영역을 차단하는 출구축소부재(12)를 몸체(10)의 출구(11b) 영역이 형성된 면에 마련하는 단계이다.
본 발명의 제2실시예에 따르면, 상기 출구축소단계(S215)는 외면상에 관통홀이 형성된 출구축소부재(12)를 몸체(10)의 출구(11b) 영역이 형성된 면에 부착시킨다.
여기서, 출구축소부재(12)의 관통홈은 출구(11b) 영역의 크기와 비슷하거나 더 작을 수 있다. 즉, 출구축소부재(12)는 몸체(10)에서 출구(11b) 영역이 형성된 면에 부착되어 출구(11b) 영역의 일부 영역을 차폐시킨다. 따라서, 입자(20)들은 출구직경축소부재(12)에 의해 출구 영역(11b)을 통과하여 관통구(11)를 이탈하는 것이 방지된다.
물론, 이에 제한되는 것은 아니며, 비록 출구축소부재(12)의 관통홈이 출구(11b) 영역의 크기보다 크더라도 출구축소부재(12)의 관통홈과 출구(11b) 영역을 비스듬하게, 즉, 출구축소부재(12)에서 관통홈이 형성되지 않은 영역과 몸체(10)의 출구(11b) 영역이 일부 겹치도록 배치함으로써 출구(11b) 영역의 크기를 축소시킬 수 있음은 당연하다.
다만, 이러한 방식에 제한되는 것은 아니며, 출구(11b) 영역의 모서리 상에 소정의 소재를 본딩하거나 이외의 다른 방식을 통해 출구(11b) 영역의 크기를 축소시킬 수 있다면 본 발명의 제2실시예에 따른 출구축소단계(S215)로써 수행될 수 있다.
상기 입자주입단계(S120)는 상술한 제1실시예에서 설명한 것과 동일하므로 여기서는 자세한 설명을 생략한다.
다음으로, 본 발명의 일실시예에 따른 필터(300)에 대하여 상세히 설명한다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 필터를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 필터(300)는 상술한 제1실시예 또는 제2실시예에 따른 나노 홀의 제조방법을 통해 나노 홀이 형성된 필터(300)에 대한 것으로, 필터부(310)와 입자(320)를 포함한다.
상기 필터부(310)는 외면을 관통하는 복수개의 관통구(311)가 형성되는 것으로서, 관통구(311)에 의해 오염물질은 여과되어 정화된 공기가 배출될 수 있도록 하는 것이다.
여기서, 관통구(311)는 수십 내지 수백 나노미터 스케일을 가지며, 관통구(311)보다 더 큰 스케일의 미세입자를 여과시킬 수 있다.
도 10은 도 9에 따른 필터에서 필터부로 사용되는 양극산화알루미늄의 확대된 외면을 도시한 사진이다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따르면 필터부(310)는 양극산화알루미늄 필터로 마련될 수 있다. 여기서, 양극산화알루미늄 필터는 관통구(311)의 입구 영역(311a)과 출구 영역(312b)이 비대칭적으로 구성되어 입구 영역(311a)으로 입자(320)들이 주입되더라도 구조상 특징에 의해 입자(320)들이 출구 영역(311b)를 통해 이탈하지 못한다.
물론, 이에 제한되는 것은 아니며, 상술한 제1 실시예 또는 제2 실시예에 따른 나노 홀 제조방법(S100),200)에서 설명한 것과 같이 대칭구조를 가지는 관통구(311)를 이용할 수 있음은 당연하다.
상기 입자(320)는 상기 관통구(311) 측에 삽입되어, 관통구(311)의 스케일을 수 나노 스케일 또는 피코 스케일까지 축소시키는 것이다. 상술한 제1실시예 또는 제2 실시예에 따른 나노 홀 제조방법(S100, 200)에서 설명한 것과 같이 관통구(311) 내부에 안착하는 입자(310) 들에 의해 관통구(311)의 일부 영역이 차폐되어 관통구(311)보다 더 작은 스케일의 나노 홀(330)이 형성된다.
여기서, 입자는 표면기능화된 상태로 관통구(311) 내부에 안착될 수 있으며, 이는 상술한 제1실시예 또는 제2 실시예에 따른 나노 홀 제조방법(S100, 200)에서 설명한 것과 실질적으로 동일하므로 여기서는 자세한 설명을 생략한다.
다만, 그 기능적인 효과에 대하여 간단히 설명하면, 입자(320)들이 전기적 또는 화학적 처리에 의해 전기적으로 양성(+) 또는 음성(-)을 가지므로 필터부(310)를 통과하는 공기 중에서 소정의 물질만을 선택적으로 통과시킬 수 있다.
본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되는 것이 아니라 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 형태의 실시예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 변형 가능한 다양한 범위까지 본 발명의 청구범위 기재의 범위 내에 있는 것으로 본다.
10: 몸체 20: 입자
S100: 나노 홀 제조단계 S110: 준비단계
S120: 입자주입단계
S200: 나노 홀 제조단계 S215: 출구축소단계
300: 필터 310: 필터부
320: 입자

Claims (13)

  1. 서로 대향하는 두 면을 관통하는 나노 또는 마이크로 스케일의 직경을 가지는 관통구가 형성된 몸체를 준비하는 준비단계;
    상기 관통구에 상기 관통구의 직경보다 작은 직경을 가지는 입자를 주입시켜 상기 관통구 내부를 채우고, 상기 주입된 입자 사이의 공극을 통해 상기 관통구보다 더 작은 스케일의 나노 홀을 형성하는 입자 주입단계;를 포함하는 나노 홀의 제조방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 입자 주입단계는 서로 다른 크기를 갖는 복수 종류의 입자를 상기 관통구에 주입시키는 나노 홀의 제조방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 입자 주입단계는 서로 동일한 크기를 갖는 동일한 종류의 입자를 상기 관통구에 주입시키는 나노 홀의 제조방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 입자 주입단계는 전기적 또는 화학적으로 처리된 입자가 주입되는 나노 홀의 제조방법.
  5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 홀 형성단계는 상기 입자 주입단계에서 주입되는 입자들이 상기 관통구로부터 이탈되지 않도록 상기 입자 주입단계에서 입자가 주입되는 입구 영역과 상기 입구 영역의 반대측인 출구 영역은 비대칭 구조로 형성되는 나노 홀의 제조방법.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 홀 형성단계에서 상기 관통구는 상기 입구 영역의 직경이 상기 출구 영역의 직경보다 크게 마련되는 나노 홀의 제조방법.
  7. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 홀 형성단계에서 상기 입자 주입단계에서 입자가 주입되는 상기 관통구의 입구와 상기 입구의 반대측인 출구가 대칭 구조로 마련되고,
    상기 홀 형성단계와 상기 입자 주입단계 사이에는 상기 관통구의 출구 영역의 직경을 축소시키는 출구 축소단계;를 더 포함하는 나노 홀의 제조방법.
  8. 서로 대향하는 두 면을 관통하는 나노 또는 마이크로 스케일의 직경을 가지는 관통구가 형성된 필터부;
    상기 관통구에 삽입되어 상기 관통구 내부를 채우고 상기 관통구의 직경보다 작은 직경을 가지는 입자;를 포함하며,
    상기 필터부는 상기 관통구에 삽입된 입자 사이의 공극을 통해 상기 관통구보다 더 작은 스케일의 나노 홀을 구비하는 것을 특징으로 하는 필터.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 관통구에 삽입되는 입자들의 크기를 조절함으로써 상기 나노 홀의 크기를 조절하는 필터.
  10. 제 8항에 있어서,
    상기 입자는 기능기와의 결합을 통해 전기적으로 양성 또는 음성을 가지는 필터.
  11. 제 8항에 있어서,
    상기 입자의 표면 및 상기 표면에 근접한 영역에 전기적으로 대전된 전기 이중층(electric double layer)이 형성되도록 상기 입자는 표면이 양성 또는 음성으로 대전되는 필터.
  12. 제 8항 내지 제 11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 관통구는 상기 입자가 주입되는 입구 영역의 직경이 상기 입구 영역의 반대측인 출구 영역의 직경보다 크게 마련되는 필터.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 필터부는 양극산화알루미늄(Anodic Aluminum Oxide:AAO) 멤브레인인 필터.




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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101930068B1 (ko) 2017-04-03 2018-12-17 한국기계연구원 표적 입자 검출용 멤브레인 필터, 이의 제조방법 및 이를 이용한 표적 입자 검출 방법
KR101980244B1 (ko) * 2017-11-15 2019-08-28 한국기계연구원 상분리용 옴니 멤브레인 및 그 제작 방법

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10653824B2 (en) 2012-05-25 2020-05-19 Lockheed Martin Corporation Two-dimensional materials and uses thereof
US9572918B2 (en) 2013-06-21 2017-02-21 Lockheed Martin Corporation Graphene-based filter for isolating a substance from blood
SG11201606287VA (en) 2014-01-31 2016-08-30 Lockheed Corp Processes for forming composite structures with a two-dimensional material using a porous, non-sacrificial supporting layer
EP3331588A4 (en) * 2015-08-05 2019-04-03 Lockheed Martin Corporation BI-DIMENSIONAL MATERIALS AND USES THEREOF
AU2016303048A1 (en) 2015-08-05 2018-03-01 Lockheed Martin Corporation Perforatable sheets of graphene-based material
WO2017023380A1 (en) 2015-08-05 2017-02-09 Lockheed Martin Corporation Two-dimensional materials and uses thereof
KR20180037991A (ko) 2015-08-06 2018-04-13 록히드 마틴 코포레이션 그래핀의 나노 입자 변형 및 천공
SG11201809016QA (en) 2016-04-14 2018-11-29 Lockheed Corp Selective interfacial mitigation of graphene defects
WO2017180134A1 (en) 2016-04-14 2017-10-19 Lockheed Martin Corporation Methods for in vivo and in vitro use of graphene and other two-dimensional materials

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010535341A (ja) 2007-08-01 2010-11-18 日立化成工業株式会社 大容量微粒子サンプル中の病原体検出
JP2012513593A (ja) 2008-12-23 2012-06-14 ビオカルティ ソシエテ アノニム アッセイ装置および生物学的アッセイを行う方法

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL126633C (ko) * 1958-02-24 1900-01-01
JPS6414875A (en) * 1987-07-08 1989-01-19 Yamaha Motor Co Ltd Separator for fuel cell
US6613241B1 (en) * 1999-10-29 2003-09-02 California Insitute Of Technology MEMS elements with integrated porous membranes and method of making the same
JP2005144363A (ja) * 2003-11-17 2005-06-09 Nissan Motor Co Ltd 水素分離膜構造体およびその製造方法
US7669719B2 (en) * 2006-07-05 2010-03-02 General Electric Company Membrane structure and method of making
JP2008027676A (ja) * 2006-07-19 2008-02-07 Tokai Rubber Ind Ltd 異方性導電膜の製造方法および異方性導電膜
KR101399459B1 (ko) 2012-11-28 2014-06-27 한국기계연구원 압착가공을 이용한 나노홀 제작방법
KR101408194B1 (ko) 2013-10-14 2014-06-17 한국기계연구원 나노채널 제작방법

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010535341A (ja) 2007-08-01 2010-11-18 日立化成工業株式会社 大容量微粒子サンプル中の病原体検出
JP2012513593A (ja) 2008-12-23 2012-06-14 ビオカルティ ソシエテ アノニム アッセイ装置および生物学的アッセイを行う方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101930068B1 (ko) 2017-04-03 2018-12-17 한국기계연구원 표적 입자 검출용 멤브레인 필터, 이의 제조방법 및 이를 이용한 표적 입자 검출 방법
KR101980244B1 (ko) * 2017-11-15 2019-08-28 한국기계연구원 상분리용 옴니 멤브레인 및 그 제작 방법

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