KR101794277B1 - Device for detecting nano particles - Google Patents

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KR101794277B1
KR101794277B1 KR1020160095569A KR20160095569A KR101794277B1 KR 101794277 B1 KR101794277 B1 KR 101794277B1 KR 1020160095569 A KR1020160095569 A KR 1020160095569A KR 20160095569 A KR20160095569 A KR 20160095569A KR 101794277 B1 KR101794277 B1 KR 101794277B1
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KR1020160095569A
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김덕종
우창수
장원석
정소희
이성애
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한국기계연구원
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Abstract

According to an embodiment of the present invention, a device for detecting nanoparticles comprises: a body having an inlet and an outlet having a first width, and an accommodating unit placed between the inlet and the outlet and having a second width wider than the first width; an operating electrode installed to cross the accommodating unit; and a relative electrode and a reference electrode installed to be immersed in a fluid stored in the accommodating unit. The operating electrode can comprise a conductive filter.

Description

나노 입자 검출 장치{DEVICE FOR DETECTING NANO PARTICLES}≪ Desc / Clms Page number 1 > DEVICE FOR DETECTING NANO PARTICLES &

본 발명은 입자 측정 장치에 관한 것으로, 특히 나노 사이즈의 입자를 검출하기 위한 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a particle measuring apparatus, and more particularly, to an apparatus for detecting nano-sized particles.

나노 입자는 벌크 상태에 비해 체적당 표면적이 월등히 커서 촉매, 센서와 같이 큰 표면적이 요구되는 다양한 분야로의 적용이 가능하고, 금속 나노 입자의 경우 높은 전기 전도도를 가지면서도 눈에 띄지 않아 투명 전극 재료로 각광을 받고 있다. As nanoparticles are much larger in surface area per volume than bulk states, they can be applied to various fields requiring large surface area such as catalysts and sensors. In the case of metal nanoparticles, they have high electrical conductivity, .

나노 입자를 산업적으로 활용하기 위해서는 생산 공정에서의 나노 입자 상태, 환경 및 생태계로의 노출을 실시간으로 점검하는 것이 필요하다. In order to utilize nanoparticles industrially, it is necessary to check the nanoparticle state, environment and ecosystem exposure in the production process in real time.

이러한 점검 방법 중, 전극을 이용하여 나노 입자를 검출하는 방법은 제안되어 있으나, 이는 나노 입자를 전극에 흡착시켜 검출하는 것으로 나노 입자와 전극의 표면 상태에 따라서 달라지는 흡착량으로 인해서 샘플 내 나노 입자의 양을 정확하게 측정하는 것에 한계가 있다. Among these inspection methods, a method of detecting nanoparticles using an electrode has been proposed. However, this method detects nanoparticles by adsorbing the nanoparticles on the electrodes. As a result, due to the adsorption amount depending on the surface state of the nanoparticles and the electrodes, There is a limit to accurately measuring the amount.

또한, 분산액 내에 존재하는 나노 입자 중 일부만 전극에 흡착되어 검출되는 것으로 전체 나노 입자와 다른 결과를 가져올 수 있다. Further, only a part of the nanoparticles present in the dispersion are adsorbed on the electrode and can be detected, resulting in different results from the whole nanoparticles.

따라서, 본 발명은 나노 입자를 전도성 필터 형태의 작동 전극으로 여과하여 분산액 내의 나노 입자를 크기 및 형상 별로 용이하게 분리하고 각각의 양을 정확하게 측정할 수 있는 나노 입자 검출 장치를 제공하는 것이다. Accordingly, it is an object of the present invention to provide a nanoparticle detection device capable of easily separating nanoparticles in a dispersion by size and shape, and accurately measuring the amounts of the nanoparticles by filtering the nanoparticles into working electrodes in the form of a conductive filter.

본 발명의 한 실시예에 따른 나노 입자 검출 장치 제1 폭을 가지는 주입구와 배출구, 주입구와 배출구 사이에 위치하며 제1 폭보다 넓은 제2 폭을 가지는 수용부를 포함하는 본체, 수용부를 가로 질러 설치되어 있는 작동 전극, 수용부에 저장되는 유체에 잠기도록 설치되는 작동 전극 및 기준 전극을 포함하고, 작동 전극은 전도성 필터로 이루어진다.A nanoparticle detecting apparatus according to an embodiment of the present invention includes a body including an inlet having a first width, a discharge port, a receiving portion having a second width larger than the first width and disposed between the inlet and the discharge port, A working electrode which is provided so as to be immersed in the fluid stored in the receiving portion, and a reference electrode, and the working electrode is made of a conductive filter.

상기 전도성 필터는, 고분자 물질로 이루어지는 필터, 필터 위에 형성되어 있는 전도성 물질을 포함할 수 있다.The conductive filter may include a filter made of a polymer material, and a conductive material formed on the filter.

상기 전도성 물질은 그래핀, 유리상 탄소 또는 금속으로 이루어질 수 있다.The conductive material may be composed of graphene, glassy carbon, or metal.

상기 작동 전극은 복수로 설치되어 있을 수 있다.A plurality of the working electrodes may be provided.

상기 수용부는 배출구와 연결되어 있는 제1 부분, 주입구와 연결되어 있는 제2 부분을 포함하고, 작동 전극의 가장자리는 제1 부분의 테두리와 중첩할 수 있다.The receiving portion includes a first portion connected to the discharge port, a second portion connected to the injection port, and an edge of the working electrode may overlap the edge of the first portion.

상기 제1 부분의 테두리와 제2 부분의 테두리는 돌출부와 오목부로 맞물려 있을 수 있다.The rim of the first portion and the rim of the second portion may be engaged with the protruding portion and the concave portion.

상기 제1 부분은 제1 부분의 테두리에 형성되어 있으며, 수용부의 내부와 외부를 관통하는 홈을 더 포함할 수 있다.The first portion may be formed at a rim of the first portion and may further include a groove penetrating the inside and the outside of the receiving portion.

상기 작동 전극과 상대 전극에 전압을 인가하는 전압 발생기, 작동 전극과 상대 전극 사이의 전류를 측정하는 전류 측정기를 더 포함하고, 작동 전극과 상기 전압 발생기를 연결하는 신호선은 홈에 위치할 수 있다.A voltage generator for applying a voltage to the working electrode and the counter electrode, and a current meter for measuring a current between the working electrode and the counter electrode, and the signal line connecting the working electrode and the voltage generator may be located in the groove.

상기 수용부는 일정한 간격을 두고 복수로 형성되어 있으며, 이웃하는 수용부는 연결관으로 연결되어 있을 수 있다.The plurality of receiving portions may be formed at regular intervals, and the adjacent receiving portions may be connected to each other through a connecting pipe.

상기 작동 전극은 복수로 설치되며, 각각의 수용부에 설치되어 있을 수 있다.The plurality of working electrodes may be provided in the respective receiving portions.

상기 각각의 수용부에 설치되어 있는 기준 전극 및 상대 전극을 더 포함할 수 있다.And a reference electrode and a counter electrode provided in the respective receiving portions.

상기 작동 전극은 전도성 필터의 구멍이 점진적으로 변화하도록 설치되어 있을 수 있다.The working electrode may be provided so that the hole of the conductive filter gradually changes.

본 발명에서와 같이 전도성 필터를 작동 전극으로 사용하면, 다양한 나노 입자의 특성에 맞게 작동 전극의 소재를 선택하거나, 작동 전극의 표면을 개질하는 공정 없이 용이하게 작동 전극에 분석하고자 하는 나노 입자를 올려놓을 수 있다.When a conductive filter is used as the working electrode as in the present invention, the working electrode is selected according to the characteristics of various nanoparticles, or the nanoparticles to be analyzed are easily put on the working electrode without a process of modifying the working electrode surface Can be set.

따라서, 작동 전극의 상태에 따른 오류를 줄일 수 있어, 신뢰성 있게 나노 입자를 검출 할 수 있다.Therefore, it is possible to reduce the error according to the state of the working electrode, and to detect the nanoparticles with reliability.

또한, 본 발명에서와 같이 전도성 필터를 작동 전극으로 형성하면, 필터의 구멍(또는 공극)의 크기를 조절함으로써 다양한 크기의 나노 입자를 크기별로 용이하게 검출할 수 있다.Further, when the conductive filter is formed as the working electrode as in the present invention, it is possible to easily detect nanoparticles of various sizes by size by adjusting the size of the hole (or void) of the filter.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 나노 입자 검출 장치의 개략적인 단면도이다.
도 2는 도 1의 나노 입자 검출 장치를 분해 도시한 단면도이다.
도 3은 도 1의 일부분을 도시한 사시도이다.
도 4 내지 도 6은 본 발명의 한 실시예에 따른 작동 전극을 제조하는 방법을 설명하기 위한 개략적인 도면이다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 나노 입자 검출 장치의 개략적인 단면도이다.1 is a schematic cross-sectional view of a nanoparticle detection apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating the nanoparticle detecting apparatus of FIG. 1 in an exploded state.
3 is a perspective view showing a part of FIG.
4 to 6 are schematic views for explaining a method of manufacturing a working electrode according to an embodiment of the present invention.
7 and 8 are schematic cross-sectional views of a nanoparticle detection apparatus according to another embodiment of the present invention.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 여러 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The present invention may be embodied in many different forms and is not limited to the embodiments described herein.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description are omitted, and the same or similar components are denoted by the same reference numerals throughout the specification.

또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.In addition, since the sizes and thicknesses of the respective components shown in the drawings are arbitrarily shown for convenience of explanation, the present invention is not necessarily limited to those shown in the drawings.

도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 그리고 도면에서, 설명의 편의를 위해, 일부 층 및 영역의 두께를 과장되게 나타내었다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.In the drawings, the thickness is enlarged to clearly represent the layers and regions. In the drawings, for the convenience of explanation, the thicknesses of some layers and regions are exaggerated. Whenever a portion such as a layer, film, region, plate, or the like is referred to as being "on" or "on" another portion, it includes not only the case where it is "directly on" another portion but also the case where there is another portion in between.

또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서 전체에서, "~상에"라 함은 대상 부분의 위 또는 아래에 위치함을 의미하는 것이며, 반드시 중력 방향을 기준으로 상 측에 위치하는 것을 의미하는 것은 아니다.Also, throughout the specification, when an element is referred to as "including" an element, it is understood that the element may include other elements as well, without departing from the other elements unless specifically stated otherwise. Also, throughout the specification, the term "on " means to be located above or below a target portion, and does not necessarily mean that the target portion is located on the image side with respect to the gravitational direction.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 한 실시예에 따른 나노 입자 검출 장치에 대해서 설명한다.Hereinafter, a nanoparticle detecting apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 나노 입자 검출 장치의 개략적인 단면도이고, 도 2는 도 1의 나노 입자 검출 장치를 분해 도시한 단면도이고, 도 3은 도 1의 일부분을 도시한 사시도이다.FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a nanoparticle detection apparatus according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is an exploded view of the nanoparticle detection apparatus of FIG. 1, and FIG. 3 is a perspective view of a portion of FIG. 1 .

도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 한 실시예에 따른 나노 입자 검출 장치(800)는 작동 전극(working electrode)(200), 기준 전극(reference electrode)(300), 상대 전극(counter electrode)(400)으로 이루어진 3전극을 이용하여 나노 입자(nanoparticle)를 모니터링하는 장치로서, 전해질 수용부를 가지는 본체(100), 전압 발생기(500), 전류 측정기(600)를 포함할 수 있다. 1 and 2, a nanoparticle detection apparatus 800 according to an embodiment of the present invention includes a working electrode 200, a reference electrode 300, a counter electrode a voltage generator 500 and an electric current meter 600. The main body 100 has an electrolyte containing part, and the voltage generator 500 and the current meter 600 are connected to each other.

본체(100)는 제1 폭(D1)을 가지는 주입구(12)와 배출구(14), 주입구와 배출구 사이에 위치하며 제1 폭(D1)보다 넓은 제2 폭(D2)을 가지는 수용부(16)를 포함한다. 따라서, 유체는 주입구(12)를 통해서 주입되면 수용부(16)을 통과해서 배출구(14)로 배출된다. The main body 100 has an inlet 12 and an outlet 14 having a first width D1 and a receiving portion 16 having a second width D2 which is located between the inlet and the outlet and is wider than the first width D1. ). Accordingly, when the fluid is injected through the injection port 12, the fluid passes through the accommodation part 16 and is discharged to the discharge port 14. [

수용부(16)는 배출구(14)와 연결되는 제1 부분(16a)과 주입구(12)와 연결되는 제2 부분(16b)를 가질 수 있다. 제1 부분(16a)과 제2 부분(16b)은 각각 배출구(14) 및 주입구(12)로부터 멀어질수록 폭이 넓어질 수 있으며, 예를 들어, 깔대기 형태일 수 있다. The receiving portion 16 may have a first portion 16a connected to the outlet 14 and a second portion 16b connected to the inlet 12. [ The first portion 16a and the second portion 16b may be wider as they are away from the outlet 14 and the inlet 12, and may be, for example, in the form of a funnel.

수용부(16)의 제1 부분(16a)과 제2 부분(16b)의 넓은 쪽 테두리는 돌출부와 오목부가 서로 맞물리는 형태를 가질 수 있으며, 제1 부분(16a)과 제2 부분(16b)이 서로 맞물려 폐쇄됨으로써 수용부(16) 내부에 빈 공간(60)이 형성된다. The wide edge of the first portion 16a and the second portion 16b of the receiving portion 16 may have a shape in which the protruding portion and the concave portion are engaged with each other, and the first portion 16a and the second portion 16b, So that an empty space 60 is formed in the accommodating portion 16.

제1 부분(16a)의 테두리에는 홈(H1)이 형성되어 있다. 홈(H1)은 수용부(16)의 내부 공간(60)과 외부를 관통하여 형성되며, 작동 전극(200)과 전압 발생기(500) 사이를 전기적으로 연결하기 위한 신호선이 위치한다. 홈(H1)은 단면이 사각형인 것을 도시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며 신호선의 단면과 유사하게 형성할 수 있다. 이처럼, 신호선과 홈의 단면 형상과 크기를 동일하게 하면 별도의 실링재를 사용하지 않으면서도 내부를 밀폐할 수 있다.A groove H1 is formed at the edge of the first portion 16a. The groove H1 is formed through the inner space 60 and the outside of the accommodating portion 16 and a signal line for electrically connecting the working electrode 200 and the voltage generator 500 is located. Although the groove H1 has a rectangular cross section, it is not limited thereto and may be formed in a manner similar to the cross section of the signal line. If the cross-sectional shape and size of the signal line and the groove are made the same, the inside can be sealed without using a separate sealing material.

수용부(16)의 공간(60)에는 전해질 용액이 채워질 수 있으며, 전해질 용액은 NaClO4 수용액일 수 있다. 수용부(16)의 외벽에는 외부 전자기파에 의한 영향을 배제하기 위해서, 전도성 필름(도시하지 않음)이 더 형성될 수 있다.The space 60 of the accommodating portion 16 may be filled with an electrolyte solution, and the electrolyte solution may be an aqueous NaClO 4 solution. A conductive film (not shown) may be further formed on the outer wall of the receiving portion 16 to exclude the influence of external electromagnetic waves.

작동 전극(200)은 목적하는 반응을 일으키기 위해 사용되는 전극으로, 측정하고자 하는 전극이기도 하다. The working electrode 200 is an electrode used for causing a desired reaction, and is also an electrode to be measured.

작동 전극(200)은 수용부(16)의 내부 공간(60)을 가로질러 설치된다. 이때, 작동 전극(200)의 가장자리가 제1 부분(16a)과 제2 부분(16b)이 마주하는 테두리에 위치하도록, 수용부(16)의 횡단면의 면적보다 넓은 면적을 가질 수 있다.The working electrode (200) is installed across the internal space (60) of the receiving portion (16). At this time, the edge of the working electrode 200 may have a larger area than the cross-sectional area of the accommodating portion 16 so that the edge of the working electrode 200 is located at the edge where the first portion 16a and the second portion 16b face each other.

작동 전극(200)은 전도성 필터일 수 있다. 작동 전극(200)은 필터(22), 필터(22) 위에 형성되어 있는 전도성 물질층(24)을 포함한다. The working electrode 200 may be a conductive filter. The working electrode 200 includes a filter 22, a layer of conductive material 24 formed on the filter 22.

따라서, 나노 입자를 가지는 유체를 주입하면 전도성 필터 위에 나노 입자는 남겨지고 유체만 배출된다. 필터(22)는 고분자 물질, 예를 들어 폴리 카보네이트로 이루어지는 지지부와 복수의 미세 구멍을 가질 수 있다. 미세 구멍은 필터로 거르고 싶은 나노 입자의 크기에 따라서 선택될 수 있으며, 미세 구멍의 크기보다 큰 나노 입자가 필터 위에 남겨지고, 작은 입자는 필터를 통과하여 하부 배출구로 배출될 수 있다. Therefore, when a fluid having nanoparticles is injected, the nanoparticles are left on the conductive filter and only the fluid is discharged. The filter 22 may have a support made of a polymer material, for example, polycarbonate, and a plurality of fine holes. The fine pores can be selected according to the size of the nanoparticles to be filtered, the nanoparticles larger than the size of the fine pores can be left on the filter, and the small particles can be exhausted to the bottom outlet through the filter.

나노 입자는 다양한 크기의 금속 입자로, 예를 들어 수 nm 내지 100nm의 직경을 가지는 구형이거나, 수백 nm 내지 수십 ㎛의 길이를 가지는 나노선일 수 있다. The nanoparticles may be metal particles of various sizes, for example spheres having a diameter of several nanometers to 100 nanometers, or nanowires having a length of several hundred nanometers to several tens of micrometers.

필터의 미세 구멍은 나노 입자가 구형일 경우, 미세 구멍은 분류하고자 하는 나노 입자의 직경보다 작은 폭을 가질 수 있고, 나노선일 경우 나노선 길이의 1/10 미만 일 수 있다.When the nanoparticles are spherical, the micropores of the filter may have a width smaller than the diameter of the nanoparticles to be classified and less than 1/10 of the nanowire length if the nanoparticles are nanoparticles.

전도성 물질층(24)은 전극으로 사용 가능한 전도성 물질로, 예를 들어 그래핀(graphene), 유리상 탄소(glassy carbon) 또는 금(Au)과 같은 금속으로 이루어질 수 있다. The conductive material layer 24 may be made of a conductive material usable as an electrode, for example, a metal such as graphene, glassy carbon, or gold (Au).

금속은 필터의 구멍을 막지 않도록 필터(22)에서 구멍을 제외한 고분자 물질로 이루어지는 지지부 위에 형성(도시하지 않음) 될 수 있다. The metal may be formed (not shown) on a support made of a polymer material except for the hole in the filter 22 so as not to block the hole of the filter.

그래핀은 탄소 원자가 6각형 모양으로 연결된 판상의 2차원 구조로, 그래핀의 상, 하면을 관통하도록 형성된 다수의 구멍(8)을 포함(도 6 참조)한다. 구멍은 다양한 형태일 수 있다.The graphene is a plate-like two-dimensional structure in which carbon atoms are connected in a hexagonal shape and includes a plurality of holes 8 (see FIG. 6) formed so as to penetrate the upper and lower surfaces of the graphene. The holes can be of various shapes.

그래핀에 형성된 구멍(8)은 유체가 충분히 통과 가능한 폭일 수 있다.The hole 8 formed in the graphene may be sufficiently wide to allow the fluid to pass through.

기준 전극(300)은 작동 전극(200)의 전위 강하를 측정하여 이의 전위를 계속적으로 보정할 수 있도록 하기 위한 것으로, 전류를 기준 전극(300)으로 흐르게 한 후 작동 전극(200)의 전위 강하를 측정하여 전위를 계속적으로 보정함으로써 작동 전극(200) 전위를 일정하게 유지시킬 수 있도록 한다. 따라서 기준 전극(300)을 포함한 3전극 구조를 이용하면 매우 작은 전위 변화까지도 제어할 수 있어 측정의 신뢰도를 높일 수 있다.The reference electrode 300 measures the potential drop of the working electrode 200 and continuously corrects the potential of the working electrode 200. After the current flows to the reference electrode 300, So that the potential of the working electrode 200 can be kept constant by continuously correcting the potential. Therefore, when the three-electrode structure including the reference electrode 300 is used, even a very small potential change can be controlled and the reliability of the measurement can be increased.

상대 전극(400)은 3전극 시스템에서 작동 전극(200)과의 사이에서 전기 화학적 회로를 구성해 주는 역할을 수행할 수 있다.The counter electrode 400 may function as an electrochemical circuit with the working electrode 200 in the three-electrode system.

전압 발생기(500)는 상대 전극과 작동 전극 사이에 가변 전압을 인가하고, 전류 측정기(600)는 가변 전압 인가시에 상대 전극과 작동 전극 사이에 흐르는 전류를 측정한다.The voltage generator 500 applies a variable voltage between the counter electrode and the working electrode, and the current meter 600 measures a current flowing between the counter electrode and the working electrode when the variable voltage is applied.

본 발명의 실시예에서와 같이 전도성 필터를 작동 전극으로 사용하면, 용이하게 나노 입자를 검출하고 나노 입자의 크기 또한 용이하게 파악할 수 있다. 이때, 작동 전극의 전도성 물질층은 그래핀일 수 있다. When the conductive filter is used as the working electrode as in the embodiment of the present invention, the nanoparticles can be easily detected and the size of the nanoparticles can be easily grasped. At this time, the conductive material layer of the working electrode may be graphene.

나노 입자를 포함하는 시료 용액을 본 발명에 따른 전도성 필터를 가지는 나노 입자 검출 장치에 주입하면, 나노 입자들은 크기에 따라서 작동 전극에 걸러지고 용액만 배출된다. 이때, 용액은 그래핀에 형성된 구멍을 통해서 배출될 수 있으며, 구멍은 필터의 미세 구멍과 대응하는 영역에 위치할 수 있다.When a sample solution containing nanoparticles is injected into a nanoparticle detection apparatus having a conductive filter according to the present invention, the nanoparticles are filtered by the working electrode according to their sizes and only the solution is discharged. At this time, the solution may be discharged through a hole formed in the graphene, and the hole may be located in a region corresponding to the fine hole of the filter.

구멍은 시료 용액을 주입하기 전에 물 또는 공기와 같은 유체를 통과시켜 형성할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 다양한 방법으로 형성될 수 있다. The hole may be formed by passing a fluid such as water or air before injecting the sample solution, but it is not limited thereto and may be formed in various ways.

한편, 작동 전극의 필터의 미세 구멍 보다 작은 입자들은 용액과 함께 배출되고, 미세 구멍에 의해서 정해지는 특정 크기 이상의 나노 입자들만 작동 전극 위에 남겨지게 된다.On the other hand, particles smaller than the fine pores of the filter of the working electrode are discharged together with the solution, and only nanoparticles of a certain size or more determined by the fine pores are left on the working electrode.

시료 용액은 나노 입자의 분산성을 향상시키기 위해서, 초음파 처리를 실시할 수 있다. 즉, 나노 입자는 입자의 크기가 작아 뭉쳐지기 쉬우며, 다양한 크기의 입자들이 하나로 뭉쳐질 수 있다. 이처럼, 나노 입자가 뭉쳐질 경우 크기별로 나노 입자를 분류하기 용이하지 않으므로 초음파 처리로 나노 입자들의 분산성을 향상시킬 수 있다.The sample solution may be subjected to ultrasonic treatment in order to improve the dispersibility of the nanoparticles. That is, nanoparticles are likely to aggregate due to their small particle size, and particles of various sizes can be aggregated into one. As described above, when the nanoparticles are aggregated, it is difficult to classify the nanoparticles by size, so that the dispersibility of the nanoparticles can be improved by ultrasonic treatment.

이후, 수용부(16)에 전해질 용액을 채우고, 전해질 용액에 기준 전극(300) 및 상대 전극(400)이 잠기도록 설치한 후, 나노 입자가 흡착된 작동 전극과 상대 전극에 전압 발생기(500)를 통해 가변 전위를 인가한다. The reference electrode 300 and the counter electrode 400 are then immersed in the electrolyte solution and then the voltage generator 500 is applied to the working electrode and the counter electrode on which the nanoparticles are adsorbed, A variable potential is applied through the gate electrode.

전위는 시간에 따라 일정 속도로 천천히 변화되는 순환 전압 전류법(cyclic voltammetry) 또는 시차를 두고 펄스 형태로 인가하는 시차 펄스 전압 전류법(differential pulse voltammetry)로 인가할 수 있다.The potential can be applied by cyclic voltammetry, which is slowly changed at a constant rate with time, or by differential pulse voltammetry, which is applied in pulse form with a parallax.

이후, 작동 전극과 상대 전극에 흐르는 전류를 측정하여 전압에 따른 전류 파형을 획득한다. 작동 전극에 흡착된 나노 입자는 산화 또는 환원되며, 흡착된 나노 입자의 양 및 크기에 따라서 측정된 전류 파형은 특정 피크(peak)를 나타낸다. 따라서 피크의 위치(potential)로부터 재료를 판별하고 피크의 크기(current)로부터 작동 전극에 흡착된 나노 입자의 크기 및 양을 측정할 수 있다.Then, the current flowing through the working electrode and the counter electrode is measured to obtain a current waveform corresponding to the voltage. The nanoparticles adsorbed on the working electrode are oxidized or reduced, and the current waveform measured according to the amount and size of the adsorbed nanoparticles shows a specific peak. Thus, the material can be determined from the potential of the peak and the size and amount of nanoparticles adsorbed on the working electrode can be measured from the peak current.

이하에서는 본 발명의 한 실시예에 따라서 작동 전극을 제조하는 방법에 대해서 도면을 참조하여 구체적으로 설명한다.Hereinafter, a method for manufacturing the working electrode according to one embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

도 4 내지 도 6은 본 발명의 한 실시예에 따른 작동 전극을 제조하는 방법을 설명하기 위한 개략적인 도면이다.4 to 6 are schematic views for explaining a method of manufacturing a working electrode according to an embodiment of the present invention.

먼저, 도 4에 도시한 바와 같이, 희생 기판(70) 위에 전도성 물질층(24)인 그래핀을 성장시킨다. 희생 기판(70)은 금속 기판일 수 있으며 그래핀은 공지된 기술에 의해서 성장 가능하므로, 별도의 설명은 생략한다. First, as shown in FIG. 4, graphene, which is a layer of conductive material 24, is grown on a sacrificial substrate 70. The sacrificial substrate 70 may be a metal substrate and the graphene can be grown by a known technique, so that a separate explanation will be omitted.

이후 전도성 물질층(24) 위에 접착층(72)을 형성한다. 접착층(72)은 열에 의해서 접착성이 떨어지는 물질일 수 있다.Thereafter, an adhesive layer 72 is formed on the conductive material layer 24. The adhesive layer 72 may be a material having poor adhesiveness due to heat.

다음, 도 5에 도시한 바와 같이, 식각으로 희생 기판을 제거하고, 접착층(72)에 전사 장치(74)를 부착한다. Next, as shown in Fig. 5, the sacrificial substrate is removed by etching, and the transfer device 74 is attached to the adhesive layer 72. Next, as shown in Fig.

이후, 전사 장치(74)를 이용하여 전도성 물질층(24)을 복수의 미세 구멍(H2)을 가지는 필터(22) 위에 정렬한다. Thereafter, the conductive material layer 24 is aligned on the filter 22 having the plurality of fine holes H2 by using the transfer device 74. Then,

다음, 도 6에 도시한 바와 같이, 전사 장치(74)를 이용하여 전도성 물질층(24)에 압력 및 열을 가하여 필터(22) 위에 전도성 물질층(24)을 부착한다. 이때, 접착층은 전사시 가해지는 열에 의해서 접착성이 사라져 전도성 물질층(24)으로부터 용이하게 분리시킬 수 있다. Next, as shown in Fig. 6, a layer of the conductive material 24 is attached to the filter 22 by applying pressure and heat to the conductive material layer 24 using the transfer device 74. Next, as shown in Fig. At this time, the adhesive layer can be easily separated from the conductive material layer 24 due to the heat removed during the transfer.

이상의 실시예에서는 필터(22) 바로 위에 전도성 물질층(24)인 그래핀을 전사하여 작동 전극을 형성하는 것을 도시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며 필터(22)에 나노 입자를 거른 상태에서 전도성물질층(24)인 그래핀을 부착할 수도 있다.In the above embodiment, graphene, which is a layer of conductive material 24, is directly transferred onto the filter 22 to form the working electrode. However, the present invention is not limited thereto. The nanoparticles may be filtered through the filter 22, (24).

도 7 및 도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 나노 입자 검출 장치의 개략적인 단면도이다.7 and 8 are schematic cross-sectional views of a nanoparticle detection apparatus according to another embodiment of the present invention.

대부분 도 1의 나노 입자 검출 장치와 동일하므로 다른 부분에 대해서만 구체적으로 설명한다. Most of them are the same as those of the nanoparticle detecting device of Fig. 1, so only the other parts are specifically described.

도 7에 도시한 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 나노 입자 검출 장치(802)는 본체(100), 작동 전극(200), 상대 전극(400), 기준 전극(300), 전압 발생기(500), 전류 측정기(600)를 포함한다.7, the nanoparticle detection device 802 according to another embodiment of the present invention includes a body 100, an operation electrode 200, a counter electrode 400, a reference electrode 300, a voltage generator (not shown) 500, and a current meter 600.

본체(100)는 주입구 및 배출구를 가지며, 주입구와 배출구 사이에 위치하는 수용부를 포함한다. The main body 100 has an inlet and an outlet, and includes a receiver positioned between the inlet and the outlet.

작동 전극(200a, 200b, 200c)은 수용부를 가로 질러 설치될 수 있으며, 복수로 설치될 수 있다. 즉, 작동 전극(200a, 200b, 200c)은 주입구와 인접한 수용부로부터 멀어지는 방향으로 일정한 간격을 두고 설치될 수 있다.The working electrodes 200a, 200b, 200c may be installed across the receiving portion, and may be provided in plural. That is, the working electrodes 200a, 200b, 200c may be provided at regular intervals in the direction away from the receiving portion adjacent to the injection port.

각각의 작동 전극(200a, 200b, 200c)은 고분자 물질로 이루어지는 필터, 필터 위에 위치하는 전도성 물질층을 포함할 수 있다.Each of the working electrodes 200a, 200b, and 200c may include a filter made of a polymer material, and a layer of a conductive material disposed on the filter.

작동 전극(200a, 200b, 200c)의 필터들은 서로 다른 크기의 구멍을 가질 수 있다. 즉, 주입구로부터 멀어질수록 구멍의 크기가 작아지도록 배치될 수 있다.The filters of the working electrode 200a, 200b, 200c may have holes of different sizes. That is, it can be arranged such that the size of the hole becomes smaller as the distance from the injection port increases.

도 7에서는 3개의 작동 전극을 도시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며 분리하고자 하는 나노 입자의 크기에 따라서 2개 또는 더 많은 수의 작동 전극을 설치할 수 있다. Although FIG. 7 shows three working electrodes, it is not limited thereto and two or more working electrodes may be provided depending on the size of the nanoparticles to be separated.

도 8에 도시한 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 나노 입자 검출 장치(804)는 복수의 단위 나노 입자 검출 장치(800a, 800b, 800c)를 포함할 수 있다.As shown in FIG. 8, the nanoparticle detecting device 804 according to another embodiment of the present invention may include a plurality of unit nanoparticle detecting devices 800a, 800b, and 800c.

각각의 단위 나노 입자 검출 장치(800a, 800b, 800c)는 도 1에 에 도시한 나노 입자 검출 장치(800)를 기본 단위로, 이들을 직렬 연결하여 형성한다. 이웃하는 단위 나노 입자 검출 장치들은 별도의 연결관(도시하지 않음)을 통해서 연결될 수 있다. 각각의 단위 나노 입자 검출 장치(800a, 800b, 800c)는 각각 기준 전극(300) 및 상대 전극(400)을 포함할 수 있다. Each of the unit nanoparticle detecting devices 800a, 800b, and 800c is formed by connecting the nanoparticle detecting devices 800a, 800b, and 800c in series with the nanoparticle detecting device 800 shown in FIG. Neighboring unit nanoparticle detecting devices may be connected through a separate connection pipe (not shown). Each unit nanoparticle detecting device 800a, 800b, 800c may include a reference electrode 300 and a counter electrode 400, respectively.

각 단위 나노 입자 검출 장치의 작동 전극(200)은 서로 다른 크기의 구멍을 가지는 필터를 포함할 수 있으며, 구멍의 크기가 점진적으로 변화하도록 배치할 수 있다.The working electrode 200 of each unit nanoparticle detection device may include a filter having pores of different sizes, and may be arranged such that the size of the pores gradually changes.

따라서 시료 용액에 다양한 크기의 나노 입자가 포함되더라도 한 번에 각 크기 별로 분류할 수 있다.Therefore, even if nanoparticles of various sizes are included in the sample solution, they can be classified into each size at once.

본 발명의 실시예들에 따른 나노 입자 검출 장치는 스탠드 얼론 형(stand-alone type)일 수도 있고, 측정 결과를 컴퓨터 등과 같은 연산 제어 장치로 전송하여 자세한 분석은 컴퓨터에서 처리될 수 있도록 하는 액세서리 형(accessory type)일 수 있다. 또한, 컴퓨터와 같은 외부 기기와 데이터를 송, 수신하기 위한 통신부(도시하지 않음)를 더 포함할 수 있다.The nanoparticle detection apparatus according to embodiments of the present invention may be a stand-alone type or may be an accessory type that transmits measurement results to an operation control device such as a computer or the like, (accessory type). In addition, it may further include a communication unit (not shown) for transmitting and receiving data with an external device such as a computer.

이상 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시할 수 있다.While the present invention has been described in connection with certain exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the appended claims.

12: 주입구 14: 배출구
16: 수용부 22: 필터
24: 전도성 물질층 70: 희생 기판
72: 접착층 74: 전사 장치
100: 본체 200: 작동 전극
300: 기준 전극 400: 상대전극
500: 전압 발생기 600: 전류 측정기
800, 802, 804: 입자 검출 장치12: inlet 14: outlet
16: receptacle 22: filter
24: Conductive material layer 70: sacrificial substrate
72: Adhesive layer 74: Transfer device
100: main body 200: working electrode
300: reference electrode 400: counter electrode
500: voltage generator 600: current meter
800, 802, 804: particle detection device

Claims (12)

제1 폭을 가지는 주입구와 배출구, 상기 주입구와 배출구 사이에 위치하며 상기 제1 폭보다 넓은 제2 폭을 가지는 수용부를 포함하는 본체,
상기 수용부를 가로 질러 설치되어 있는 작동 전극,
상기 수용부에 저장되는 유체에 잠기도록 설치되는 상대 전극 및 기준 전극,
상기 작동 전극과 상기 상대 전극에 전압을 인가하는 전압 발생기,
상기 작동 전극과 상기 상대 전극 사이의 전류를 측정하는 전류 측정기
를 포함하고,
상기 작동 전극은 전도성 필터로 이루어지는 나노 입자 검출 장치.A main body including an inlet and an outlet having a first width, and an accommodating portion located between the inlet and the outlet and having a second width larger than the first width;
An operating electrode provided across the receiving portion,
A counter electrode and a reference electrode provided so as to be immersed in the fluid stored in the accommodating portion,
A voltage generator for applying a voltage to the working electrode and the counter electrode,
A current measuring unit for measuring a current between the working electrode and the counter electrode;
Lt; / RTI >
Wherein the working electrode comprises a conductive filter. 제1항에서,
상기 전도성 필터는,
고분자 물질로 이루어지는 필터,
상기 필터 위에 형성되어 있는 전도성 물질을 포함하는 나노 입자 검출 장치.The method of claim 1,
The conductive filter includes:
A filter made of a polymer material,
And a conductive material formed on the filter. 제2항에서,
상기 전도성 물질은 그래핀, 유리상 탄소 또는 금속으로 이루어지는 나노 입자 검출 장치.3. The method of claim 2,
Wherein the conductive material is made of graphene, glassy carbon or metal. 제1항에서,
상기 작동 전극은 복수로 설치되어 있는 나노 입자 검출 장치.The method of claim 1,
Wherein the plurality of working electrodes are provided. 제1항에서,
상기 수용부는 상기 배출구와 연결되어 있는 제1 부분, 상기 주입구와 연결되어 있는 제2 부분을 포함하고,
상기 작동 전극의 가장자리는 상기 제1 부분의 테두리와 중첩하는 나노 입자 검출 장치.The method of claim 1,
Wherein the receiving portion includes a first portion connected to the outlet and a second portion connected to the inlet,
Wherein an edge of the working electrode overlaps with a rim of the first portion. 제5항에서,
상기 제1 부분의 테두리와 상기 제2 부분의 테두리는 돌출부와 오목부로 맞물려 있는 나노 입자 검출 장치.The method of claim 5,
Wherein the rim of the first portion and the rim of the second portion are engaged with the protruding portion and the concave portion. 제5항에서,
상기 제1 부분은 상기 제1 부분의 테두리에 형성되어 있으며, 상기 수용부의 내부와 외부를 관통하는 홈을 더 포함하는 나노 입자 검출 장치.The method of claim 5,
Wherein the first portion is formed at an edge of the first portion and further comprises a groove penetrating the inside and the outside of the receiving portion. 제7항에서,
상기 작동 전극과 상기 전압 발생기를 연결하는 신호선은 상기 홈에 위치하는 나노 입자 검출 장치.8. The method of claim 7,
And a signal line connecting the working electrode and the voltage generator is located in the groove. 제1항에서,
상기 수용부는 일정한 간격을 두고 복수로 형성되어 있으며,
이웃하는 수용부는 연결관으로 연결되어 있는 나노 입자 검출 장치.The method of claim 1,
The receiving portions are formed in a plurality of spaced apart intervals,
Wherein the neighboring receptacles are connected by a connector. 제9항에서,
상기 작동 전극은 복수로 설치되며,
각각의 상기 수용부에 설치되어 있는 나노 입자 검출 장치.The method of claim 9,
The working electrode is provided in plural,
Wherein the nanoparticle detection device is installed in each of the receiving portions. 제10항에서,
상기 각각의 수용부에 설치되어 있는 기준 전극 및 상대 전극을 더 포함하는 나노 입자 검출 장치.11. The method of claim 10,
And a reference electrode and a counter electrode provided in the respective receiving portions. 제10항에서,
상기 작동 전극은 전도성 필터의 구멍이 점진적으로 변화하도록 설치되어 있는 나노 입자 검출 장치.11. The method of claim 10,
Wherein the working electrode is provided so that the hole of the conductive filter gradually changes.
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