KR101724271B1 - 표면증강 라만 산란 센서, 그 제조 방법 및 이를 이용한 측정 방법 - Google Patents

표면증강 라만 산란 센서, 그 제조 방법 및 이를 이용한 측정 방법 Download PDF

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한국표준과학연구원
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Abstract

본 발명의 표면증강 라만 산란 센서는, 기판 상에 배치되며 원형의 형상을 갖는 적어도 하나의 금속층, 금속층의 가장자리를 따라 배치되는 나노 입자들, 및 나노 입자들이 배치된 금속층 상에, 금속층의 크기에 대응되도록 분석 대상물을 포함하는 용액을 제공하는 시료 제공부를 포함한다.

Description

표면증강 라만 산란 센서, 그 제조 방법 및 이를 이용한 측정 방법{SURFACE ENHANCED RAMAN SCATTERING SENSOR, METHOD OF FORMING THE SAME, AND ANALYZING METHOD USING THE SAME}
본 발명은 표면증강 라만 산란 센서, 그 제조 방법 및 이를 이용한 측정 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 금속 나노구조물을 이용한 표면증강 라만 산란 센서, 그 제조 방법 및 표면증강 라만 산란 센서를 이용한 측정 방법에 관한 것이다.
표면증강 라만 산란(Surface Enhanced Raman Scattering, SERS)은 금속 표면에 나타나는 플라즈몬 공명(plasmon resonance)에 의하여 분자의 라만 산란이 크게 증폭되는 현상으로, 이를 이용한 센서는 높은 민감도로 인해 화학물질 탐지 및 생화학적 분석 방법으로 각광받고 있다.
표면증강 라만 산란은 금속 나노 구조의 표면에 분석 대상물이 결합되거나 주변에 분석 대상물이 존재할 경우, 신호가 크게 증가하여 높은 감응으로 감지할 수 있다. 따라서, 이를 이용한 센서에서, 표면 플라즈몬 공명으로 알려진 자유 전자의 집단적 진동이 극대화되는 핫스팟(hot-spot)을 제공하여, 국소 전자기장(local electromagnetic fields)을 증강함으로써 라만 신호를 증폭시킬 필요가 있다. 따라서, 높은 강화효과를 가진 표면증강 라만 산란 센서의 제조를 위해서는 핫스팟을 제공하는 나노 구조물을 제어할 수 있는 공정이 필수적이라고 할 수 있다. 이와 같은 나노 구조물을 높은 집적도와 재현성, 간편한 제조공정 및 낮은 제조비용으로 제조할 수 있는 기술이 요구되고 있다.
본 발명의 기술적 사상이 이루고자 하는 기술적 과제 중 하나는, 금속 나노구조물을 이용한 표면증강 라만 산란 센서, 그 제조 방법 및 이를 이용한 측정 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표면증강 라만 산란 센서는, 기판 상에 배치되며 원형의 형상을 갖는 적어도 하나의 금속층, 상기 금속층의 가장자리를 따라 배치되는 나노 입자들, 및 상기 나노 입자들이 배치된 상기 금속층 상에, 상기 금속층의 크기에 대응되도록 분석 대상물을 포함하는 용액을 제공하는 시료 제공부를 포함한다.
본 발명의 일부 실시예에서, 상기 나노 입자들은 상기 금속층의 형상을 따라 링 형태로 배열될 수 있다.
본 발명의 일부 실시예에서, 상기 시료 제공부에 의해 제공된 상기 용액의 용매가 증발된 후, 상기 분석 대상물로부터의 라만 신호를 측정하는 신호 측정부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일부 실시예에서, 상기 금속층은 친수성의 표면을 갖고, 상기 기판은 소수성의 표면을 가질 수 있다.
본 발명의 일부 실시예에서, 상기 금속층과 상기 나노 입자들은 동일한 물질로 이루어질 수 있다.
본 발명의 일부 실시예에서, 상기 금속층은 복수 개가 상기 기판 상에 열과 행을 이루어 배열될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표면증강 라만 산란 센서의 제조 방법은, 기판 상에 원형의 형상을 갖는 적어도 하나의 금속층을 형성하는 단계, 상기 금속층 상에 나노 입자들을 포함하는 용액을 제공하는 단계, 및 상기 나노 입자들이 잔존하도록 상기 용액의 용매를 증발시키는 단계를 포함하고, 상기 나노 입자들은, 커피-링 효과에 의해 자발적으로 상기 금속층의 가장자리를 따라 링 형태로 배치된다.
본 발명의 일부 실시예에서, 상기 용매를 증발시키는 단계 이후에, 상기 금속층 상에 배열된 상기 나노 입자들의 표면을 세정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일부 실시예에서, 상기 금속층 주위로 노출된 상기 기판의 상면은 소수성을 갖도록 처리되고, 상기 금속층의 표면은 친수성을 갖도록 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표면증강 라만 산란 센서를 이용한 측정 방법은, 원형의 형상을 갖는 적어도 하나의 금속층 및 상기 금속층의 가장자리를 따라 배치되는 나노 입자들이 형성된 기판을 마련하는 단계, 상기 나노 입자들이 배치된 상기 금속층 상에, 상기 금속층의 크기에 대응되도록 분석 대상물을 포함하는 용액을 제공하는 단계, 상기 분석 대상물이 잔존하도록 상기 용액의 용매를 증발시키는 단계, 및 상기 분석 대상물로부터의 라만 신호를 측정하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일부 실시예에서, 상기 분석 대상물은, 커피-링 효과에 의해 자발적으로 상기 금속층의 가장자리를 따라 상기 나노 입자들의 사이 및 상부에 위치할 수 있다.
본 발명의 일부 실시예에서, 상기 금속층은 친수성의 표면을 갖고, 상기 기판은 소수성의 표면을 갖도록 마련되어, 상기 용액은 상기 금속층 상에 한정된 액체 방울을 형성할 수 있다.
분석 대상물이 나노 입자들 사이에 자발적으로 도달되어 흡착되도록 유도함으로써, 감도가 향상된 표면증강 라만 산란 센서 및 이를 이용한 측정 방법이 제공될 수 있다.
나노 입자들을 배열하고 세정함으로써, 휴대가 용이하며 감도가 향상된 표면증강 라만 산란 센서의 제조 방법이 제공될 수 있다.
본 발명의 다양하면서도 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않으며, 본 발명의 구체적인 실시 형태를 설명하는 과정에서 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표면증강 라만 산란 센서를 나타낸 개략적인 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 표면증강 라만 산란 센서를 이용한 측정 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 일 실시예에 따른 표면증강 라만 산란 센서의 제조 방법을 개략적으로 나타내는 주요 단계별 단면도들이다.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 일 실시예에 따른 표면증강 라만 산란 센서를 이용한 측정 방법을 개략적으로 나타내는 주요 단계별 단면도들이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 표면증강 라만 산란 센서의 특징을 설명하기 위한 부분 사시도들이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 다음과 같이 설명한다.
본 발명의 실시 형태는 여러 가지 다른 형태로 변형되거나 여러 가지 실시 형태가 조합될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시 형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면 상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 표면증강 라만 산란 센서를 나타낸 개략적인 사시도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 표면증강 라만 산란 센서(1000)는 센싱부(100), 신호 측정부(210, 220) 및 분석 대상물(10)을 제공하는 시료 제공부(300)를 포함한다. 표면증강 라만 산란 센서(1000)는 시료 제공부(300)를 통해 분석 대상물(10)을 센싱부(100)에 제공하고, 신호 측정부(210, 220)를 통해 분석 대상물(10)에 의한 라만 신호를 측정함으로써, 분석 대상물(10)을 검출 및 분석할 수 있다.
센싱부(100)는 기판(101), 기판(101) 상에 배치되며 원형의 형상을 갖는 금속층들(110) 및 금속층들(110) 각각의 가장자리를 따라 배치되는 나노 입자들(120)을 포함한다.
기판(101)은 그 상면에 나노 입자들(120)을 포함하는 금속 나노구조물이 형성되는 층으로서, 센싱부(100)의 일부를 이룰 수 있다. 기판(101)은 실리콘(silicon) 기판과 같은 통상의 반도체 기판, 도전성 기판 또는 절연성 기판 중 선택될 수 있다. 기판(101)의 표면(101S), 특히 금속층들(110)의 사이로 노출되는 표면(101S)은 소수성(hydrophobic)을 갖도록 처리된 면일 수 있다.
금속층들(110)은 기판(101) 상에 열과 행을 이루어 원형으로 패터닝될 수 있다. 다만, 금속층들(110)은 형상, 배열 및 개수 등은 실시예들에서 다양하게 변형될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 하나의 금속층(110)만 기판(101) 상에 배치될 수도 있다. 금속층들(110)의 크기는 수 마이크로 미터 내지 수 밀리미터의 범위, 예를 들어, 100 ㎛ 내지 10 mm의 범위일 수 있으며, 두께는 다양하게 선택될 수 있다.
금속층들(110)은 표면이 친수성(hydrophilic)을 갖도록 처리되거나, 친수성을 갖는 물질로 이루어질 수 있다. 금속층들(110)은 예를 들어, 금(Au), 은(Ag), 알루미늄(Al), 구리(Cu) 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
나노 입자들(120)은 가장자리에 배열되며, 금속층(110)의 형상을 따라 링 형태로 배열될 수 있다. 나노 입자들(120)은 금속층(110)의 가장자리에서 단일층(monolayer) 또는 다중층으로 배열될 수 있으며 나노 클러스터(cluster)의 형태를 가질 수도 있다. 나노 입자들(120)은 커피-링(coffee ring) 효과에 의해 이와 같이 금속층(110)의 가장자리에만 배열될 수 있다. 이에 대해서는 하기에 도 3b 및 도 3c를 참조하여 더욱 상세히 설명한다.
나노 입자들(120)은 구형뿐 아니라, 큐빅 형태, 로드 형태 등 다양한 형상을 가질 수 있다. 나노 입자들(120)은 금속 물질로 이루어질 수 있으며, 예를 들어, 금(Au), 은(Ag), 알루미늄(Al), 구리(Cu) 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 나노 입자들(120)은 금속층들(110)과 동일한 물질로 이루어질 수도 있다. 일부 실시예들에서, 나노 입자들(120)의 표면에는 분석 대상물(10)의 흡착을 향상시키기 위하여 특정 작용기(functional group)를 갖는 물질이 코팅될 수도 있다.
나노 입자들(120)의 사이 및 나노 입자들(120)의 상부에 분석 대상물(10)이 위치하여 분석이 이루어질 수 있다. 나노 입자들(120)의 사이의 공간 및 나노 입자들(120)과 금속층(110) 사이의 공간에는 강한 전자기장으로 라만 신호를 증강하는 핫스팟들이 형성될 수 있으며, 이러한 핫스팟들에 분석 대상물(10)이 흡착될 수 있으므로, 고감도의 표면증강 라만 산란 센서(1000)가 구현될 수 있다.
신호 측정부(210, 220)는 센싱부(100)에서의 라만 신호를 측정하며, 광원부(210) 및 검출부(220)를 포함할 수 있다. 신호 측정부(210, 220)는 분석 대상물(10)에 의한 고유의 라만 산란 특성을 측정할 수 있다.
광원부(210)는 내부에 광원 및 발진기를 포함할 수 있으며, 레이저를 발생시킬 수 있다. 검출부(220)는 센싱부(100)로부터 입사되는 광신호를 획득하여 전기적 신호로 바꿀 수 있으며, 예를 들어, 분석 대상물(10)에 의한 라만 시프트(shift)를 측정할 수 있다. 일부 실시예들에서, 검출부(220)는 CCD(charge-coupled device) 또는 포토다이오드를 포함할 수 있다.
신호 측정부(210, 220)의 구성은 실시예들에서 다양하게 변경될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 신호 측정부(210, 220)는 분석 대상물(10)의 변화를 관찰하기 위하여 광학 현미경과 같은 별도의 모니터링부를 더 포함할 수도 있다.
시료 제공부(300)는 금속층들(110) 상에 분석 대상물(10)을 포함하는 용액(SL)을 제공할 수 있다. 분석 대상물(10)은 예를 들어, 금속 이온 또는 DNA, 단백질 등과 같은 생체 분자를 포함할 수 있다.
시료 제공부(300)는 금속층들(110) 각각의 크기에 대응되도록 금속층들(110) 상에 용액(SL)을 공급할 수 있다. 시료 제공부(300)는 예를 들어, 마이크로 피펫, 스포이드 등일 수 있으며, 금속층(110)의 크기에 대응되는 크기로 용액(SL)을 제공하는 기구로 선택될 수 있다. 다만, 시료 제공부(300)의 형상 및 배치는 도면에 도시된 것에 한정되지 않으며, 다양하게 변경될 수 있다.
시료 제공부(300)에 의해 제공되는 용액(SL)은 금속층(110)의 크기보다 크게 제공되는 경우에도, 친수성을 갖는 금속층들(110) 상에 한정적으로 용액 방울(droplet)을 형성할 수 있다. 이는 기판(101)의 표면(101S)과 금속층들(110)의 표면의 친수성 정도의 차이로 인해 유도될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 표면증강 라만 산란 센서를 이용한 측정 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 일 실시예에 따른 표면증강 라만 산란 센서의 제조 방법을 개략적으로 나타내는 주요 단계별 단면도들이다. 도 3a 내지 도 3c은 도 1의 절단선 I-I'를 따라 절단한 단면을 도시한다.
도 2를 참조하면, 먼저, 원형의 형상을 갖는 적어도 하나의 금속층 및 상기 금속층의 가장자리를 따라 배치되는 나노 입자들이 형성된 기판을 마련하는 단계(S110)가 수행될 수 있다. 즉, 도 1과 같은 표면증강 라만 산란 센서(1000)를 마련할 수 있다.
도 3a를 참조하면, 기판(101) 상에 금속층들(110)을 패터닝하여 형성할 수 있다.
금속층들(110)의 형성 전에, 기판(101)의 표면(101S)을 처리하여 소수성을 갖게 할 수 있다. 예를 들어, 기판(101)이 실리콘 기판인 경우, 불산(HF) 처리에 의해 소수성의 표면(101S)을 형성할 수 있다. 일부 실시예들에서, 이와 같은 표면 처리 공정은 금속층들(110)의 형성 후에 수행될 수도 있다.
금속층들(110)은, 기판(110)의 전면(全面)에 금속 물질을 증착한 후, 별도의 마스크층을 이용하여 포토 리소그래피를 수행하여 형성하거나, 나노 임프린트 공정을 이용하여 형성할 수 있다. 상대적으로 큰 크기의 금속층들(110)을 형성함으로써, 센싱 영역에 대한 가시성이 향상될 수 있으며, 금속층들(110)과 후속에서 형성되는 나노 입자들(120) 사이에서도 전자기장이 형성되어 전기적인 신호가 더욱 증강될 수 있다.
도 3b를 참조하면, 금속층들(110) 상에 나노 입자들(120)을 포함하는 용액(SL')을 제공할 수 있다.
도면에 도시된 것과 같이, 나노 입자들(120)은 피펫(PT)과 같은 기구를 이용하여 제공될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 나노 입자들(120)은 스핀 코팅 또는 딥(dip) 코팅 등에 의해 제공될 수도 있다. 이 경우, 나노 입자들(120)을 포함하는 용액(SL')의 용매를 적절히 선택함으로써, 친수성을 갖는 금속층들(110)의 표면에만 용액(SL')이 습윤(wetting)될 수 있다.
금속층들(110) 상에서 나노 입자들(120)을 포함하는 용액(SL')은 하나의 액체 방울(DP')을 형성할 수 있다. 이는 금속층들(110)과 피펫(PT)에 의해 제공되는 액체 방울(DP')의 크기가 서로 대응되도록, 금속층들(110)의 크기를 조절하거나 피펫(PT)을 적절히 선택함으로써 제어될 수 있다.
도 3c를 참조하면, 나노 입자들(120)을 포함하는 용액(SL')의 용매를 증발시켜, 금속층들(110) 상에 나노 입자들(120)의 층을 형성할 수 있다.
상기 용매가 증발함에 따라, 나노 입자들(120)은 커피-링 효과(coffee-ring effect)에 의해 금속층들(110)의 가장자리를 따라 환형으로 배치될 수 있다. 커피-링 효과는, 유체역학적 작용에 의해 콜로이드 입자들이 가장자리로 이동하게 되어 입자의 밀도 분포가 불균일하게 되는 현상이다. 이와 같은 커피-링 효과에 의해 나노 입자들(120)은 금속층들(110)의 가장자리를 따라 띠 형상으로 배치될 수 있으며, 나노 입자들(120)을 포함하는 용액(SL') 내의 나노 입자들(120)의 밀도에 따라 단일층 또는 다중층으로 배치될 수 있다. 나노 입자들(120)이 커피-링 효과에 의해 배열될 수 있도록 용매의 증발 시간이 제어될 수 있으며, 예를 들어, 용매의 종류, 주변 습도 및 온도 등이 조절될 수 있다.
나노 입자들(120)의 층이 형성된 후, 나노 입자들(120)의 층 내에 잔존하는 유기 및/또는 무기 물질 등을 제거하기 위한 세정 공정이 더 수행될 수 있다. 상기 유기 및/또는 무기 물질은 예를 들어, 나노 입자들(120)을 덮는 계면 활성제 또는 나노 입자들(120)이 상기 용매 내에 분산되도록 하기 위한 물질일 수 있다. 세정 공정은, 예를 들어, UV-오존(O3) 혹은 피라나 용액(Piranha solution)을 이용하여 수행될 수 있다. 표면증강 라만 산란 센서(1000)는 나노 입자들(120)의 배열 후, 측정을 위한 시료를 제공하기 전에, 이와 같은 세정 공정을 수행할 수 있어, 센서의 민감도가 더욱 향상될 수 있다.
이에 의해, 본 발명의 일 실시예에 따른 표면증강 라만 산란 센서(1000)를 마련할 수 있다.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 일 실시예에 따른 표면증강 라만 산란 센서를 이용한 측정 방법을 개략적으로 나타내는 주요 단계별 단면도들이다. 도 4a 내지 도 4c은 도 3c의 'A' 영역을 확대하여 도시한다.
도 4a를 참조하면, 도 3c를 참조하여 설명한 나노 입자들(120)이 배열된 금속층(110)이 도시된다.
도 2 및 도 4b를 참조하면, 나노 입자들(120)이 배열된 금속층들(110) 상에 분석 대상물(10)을 포함하는 용액(SL)(도 1 참조)을 공급하는 단계(S120)가 수행될 수 있다.
본 단계는, 도 3b를 참조하여 상술한 나노 입자들(120)의 형성 공정과 유사하게 수행될 수 있다. 분석 대상물(10)을 포함하는 용액(SL)은 도 1과 같은 시료 제공부(300)를 이용하여 제공될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 분석 대상물(10)은 스핀 코팅 또는 딥 코팅 등에 의해 제공될 수도 있다. 이 경우, 분석 대상물(10)을 포함하는 용액(SL)의 용매를 적절히 선택함으로써, 친수성을 갖는 금속층들(110)의 표면에만 분석 대상물(10)을 포함하는 용액(SL)이 습윤될 수 있다.
금속층들(110) 상에서 분석 대상물(10)을 포함하는 용액(SL)은 하나의 액체 방울(DP)을 형성할 수 있다. 이는 금속층들(110)과 피펫(PT)에 의해 제공되는 액체 방울(DP)의 크기가 서로 대응되도록, 금속층들(110)의 크기를 조절하거나 피펫(PT)을 적절히 선택함으로써 제어될 수 있다.
도 2 및 도 4c를 참조하면, 분석 대상물(10)이 잔존하도록 분석 대상물(10)을 포함하는 용액(SL)의 용매를 증발시키는 단계(S130)가 수행될 수 있다.
상기 용매가 증발함에 따라, 분석 대상물(10)은 커피-링 효과에 의해 금속층들(110)의 가장자리를 따라 나노 입자들(120) 상에 환형으로 배치될 수 있다. 분석 대상물(10)은 나노 입자들(120)의 사이 및 나노 입자들(120)의 상부에 배치될 수 있다. 나노 입자들(120)의 사이에는 핫스팟이 형성되므로, 나노 입자들(120)의 사이에 배치된 분석 대상물(10)에 의해 라만 신호가 더욱 증강될 수 있다.
도면에서, 분석 대상물(10)의 크기 및 형상은 도시를 위해 간략화된 것으로, 분석 대상물(10)의 종류에 따라 고분자의 형태와 같은 다양한 형상을 가질 수 있다.
다음으로, 도 2를 참조하면, 분석 대상물(10)로부터 라만 신호를 측정하는 단계(S140)가 수행될 수 있다.
도 1에 도시된 신호 측정부(210, 220)를 이용하여, 분석 대상물(10)로부터의 광학적 신호를 측정할 수 있다. 상기 광학적 신호는 라만 산란 시프트일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 상기 광학적 신호를 분석함으로써, 분석 대상물(10)의 존재 여부, 종류 및 변화 등을 감지할 수 있다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 표면증강 라만 산란 센서의 특징을 설명하기 위한 부분 사시도들이다.
도 5a를 참조하면, 나노 입자들(120)은 금속층(110) 상에 커피-링 효과에 의해 가장자리를 따라 배치되어 제1 커피링을 형성할 수 있다. 도 5b를 참조하면, 분석 대상물(10)은 금속층(110) 상에 커피-링 효과에 의해 가장자리를 따라 배치되어 제2 커피링을 형성할 수 있다.
즉, 본 발명의 표면증강 라만 산란 센서는 자발적으로 형성된 제1 커피링에 의해 배열된 나노 입자들(120)을 포함한다. 이러한 센서는 휴대 가능한 형태로 제공될 수 있다. 또한, 센서를 이용한 측정 시에, 나노 입자들(120) 상에 분석 대상물(10)에 의해 자발적으로 형성된 제2 커피링이 나노 입자들(120)과 중첩되어 형성될 수 있다. 분석 대상물(10)은 제2 커피링을 형성하며 자연적으로 나노 입자들(120) 사이의 핫스팟에 도달되고 고농도로 배열될 수 있어, 센서의 민감도가 향상될 수 있다.
본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니며 첨부된 청구범위에 의해 한정하고자 한다. 따라서, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이며, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다고 할 것이다.
10: 분석 대상물
100: 센싱부
101: 기판
110: 금속층
120: 나노 입자
210: 광원부
220: 검출부
300: 시료 제공부
1000: 표면증강 라만 산란 센서

Claims (12)

  1. 기판 상에 배치되며 원형의 형상을 갖는 적어도 하나의 금속층;
    상기 금속층의 표면에 직접 배치되며, 상기 금속층의 가장자리를 따라 배치되는 나노 입자들; 및
    상기 나노 입자들이 배치된 상기 금속층 상에, 상기 금속층의 크기에 대응되도록 분석 대상물을 포함하는 용액 방울(droplet)을 제공하는 시료 제공부를 포함하는 표면증강 라만 산란 센서.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 나노 입자들은 상기 금속층의 형상을 따라 링 형태로 배열되는 표면증강 라만 산란 센서.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 시료 제공부에 의해 제공된 상기 용액 방울의 용매가 증발됨에 따라, 상기 분석 대상물이 링 형태로 배열된 상기 나노입자들 주위에 자발적으로 배열된 후, 상기 분석 대상물로부터의 라만 신호를 측정하는 신호 측정부를 더 포함하는 표면증강 라만 산란 센서.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 금속층은 친수성의 표면을 갖고, 상기 기판은 소수성의 표면을 갖는 표면증강 라만 산란 센서.
  5. 삭제
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 금속층은 복수 개가 상기 기판 상에 열과 행을 이루어 배열되는 표면증강 라만 산란 센서.
  7. 소수성을 가지는 기판 상에 원형의 형상을 갖는 적어도 하나의 금속층을 형성하는 단계;
    친수성을 가지는 상기 금속층의 표면에 나노 입자들을 포함하는 용액을 제공하는 단계; 및
    상기 나노 입자들이 잔존하도록 상기 용액의 용매를 증발시키는 단계를 포함하고,
    상기 나노 입자들은, 커피-링 효과에 의해 자발적으로 상기 금속층의 가장자리를 따라 링 형태로 배치되는 표면증강 라만 산란 센서의 제조 방법.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 용매를 증발시키는 단계 이후에,
    상기 금속층 상에 배열된 상기 나노 입자들의 표면을 세정하는 단계를 더 포함하는 표면증강 라만 산란 센서의 제조 방법.
  9. 삭제
  10. 원형의 형상을 갖는 적어도 하나의 금속층 및 상기 금속층의 표면에 직접 배치되며 상기 금속층의 가장자리를 따라 배치되는 나노 입자들이 형성된 기판을 마련하는 단계;
    상기 나노 입자들이 배치된 상기 금속층 상에, 상기 금속층의 크기에 대응되도록 분석 대상물을 포함하는 용액 방울(droplet)을 제공하는 단계;
    상기 분석 대상물이 잔존하도록 상기 용액의 용매를 증발시키는 단계; 및
    상기 분석 대상물로부터의 라만 신호를 측정하는 단계를 포함하는 표면증강 라만 산란 센서를 이용한 측정 방법.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 분석 대상물은, 커피-링 효과에 의해 자발적으로 상기 금속층의 가장자리를 따라 상기 나노 입자들의 사이 및 상부에 위치하는 표면증강 라만 산란 센서를 이용한 측정 방법.
  12. 제10 항에 있어서,
    상기 금속층은 친수성의 표면을 갖고, 상기 기판은 소수성의 표면을 갖도록 마련되어, 상기 용액 방울은 상기 금속층 상에 한정적으로 형성되는 표면증강 라만 산란 센서를 이용한 측정 방법.
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