KR102163334B1 - 금 나노구조체의 제조방법 및 제조장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 황산나트륨 기반 도금액을 이용하여 금 나노구조체를 제조하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 금 나노구조체의 제조 방법은 기판 상에 인쇄된 금(Au) 패터닝과 금속 박막을 물리적으로 접촉시키는 단계; 및 황산나트륨(Na2SO4) 및 금 이온(Au+)을 함유한 도금액에 상기 금(Au) 패터닝이 인쇄된 기판을 침지시켜, 상기 금(Au) 패터닝 상에 금 나노구조체를 생성하는 단계;를 포함하고, 상기 금속 박막은, 금(Au)보다 반응성이 큰 금속을 포함할 수 있다.
Description
본 발명은 전극/센서에서의 전기화학적 민감도의 증폭을 목적으로 금 나노구조체를 제조하기 위한 방법 및 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 무전원을 통한 운용이 간편한 무전해도금법을 기반으로, 일반적으로 무독성으로 알려진 황산나트륨 기반 도금액을 이용하여 금 나노구조체를 저비용, 고품질, 친환경적인면에서 효율적으로 제조하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
최근 나노 기술의 발전에 따라 금속 나노구조체에 대한 연구가 진행되고 있다. 나노 크기의 물질, 즉 나노 수준에서의 입자는 크기나 모양을 조절함에 따라 표면적, 표면에너지에 기인하는 화학적 반응성 및 전자기적 특성이 달라질 수 있다. 이러한 물리적, 화학적 특성을 갖는 금속 나노구조체는 넓은 활용범위를 가지고 있어, 화학, 생물, 기계, 전자, 또는 통신 등의 폭넓은 분야에서 각광받고 있다.
이러한 금속 나노구조체의 도금 방식 중 하나인 전기 도금 방법의 경우, 전기에너지를 이용하여 다른 금속의 피막을 만들어 주는 방법이다. 도금하려는 금속(강판)을 음극으로 설정해 도금액을 넣고 전류를 통하면, 도금액 안의 금속 이온이 음극면으로 이동하는 전기 화학적 반응을 이용한 것이다.
이와 달리 전기를 가하지 않고 무전해도금을 하는 방법이 있으나, 금도금의 경우 금이온이 고체 금으로 변화하기위해 필요한 에너지가 매우 크므로, 고온의 열에너지를 가하지 않고 무전해 도금하기는 쉽지 않다.
위와 같은 도금 방식들에서의 공통적인 문제점은, 도금 후 얼룩(tint)이나 결점(defect) 등이 빈번히 발생하며 고온에서 일정하게 처리하여야 하므로 운용비용이 높고 까다롭다. 금 도금 시 주로 사용하는 도금액에는 시안화(CN-)성분이 함유되어 있으나 시안화물은 일반적으로 인체 및 환경에 매우 유해한 것으로 알려져있다.
또한, 용매속에 고농도의 황산(H2SO4)이 함유되는 경우가 많은데 이는 금이온을 안정화하기 위하여 강산의 큰산화력이 필요하기 때문이다. 하지만 황산은 작업자 및 환경에 매우 유해하고 비용이 높으며, 도금후 불량률이 높고 재현성이 떨어져 양산화하는데 걸림돌이며, 황산을 담기위한 도금조 장치 또한 특수 내산성 용기를 사용하여야 하기 때문에 높은 장비유지비가 발생하는 문제점이 있다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 무전해도금기반 황산나트륨 도금액을 이용하여 형상 조절이 용이한 금 나노구조체를 제조하기 위한 방법 및 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 도금액에 금속 박막(예. 구리, 알루미늄 등)은 침지시키지 않고 금(Au) 패터닝이 인쇄된 기판만을 침지시켜 금 나노구조체를 제조하기 위한 방법 및 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 인체 및 환경에 무해하다고 알려진 황산나트륨(Na2SO4)을 함유한 중성 도금액을 이용하여 나노론(nano-lawn) 구조, 나노버드(nano-bud) 구조 및 나노플라워(nano-flower) 구조 등 다양한 형상, 표면적 및 거칠기(roughness factor)에 따라 다른 전기민감도 등을 나타내는 금 나노구조체로 구성된 전기민감성 전극을 제조하기 위한 방법 및 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기한 목적들을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 금 나노구조체의 제조 방법은 기판 상에 인쇄된 금(Au) 패터닝과 금속 박막을 전기적으로 연결시키는 단계; 및 황산나트륨(Na2SO4) 및 금 이온(Au+)을 함유한 도금액에 상기 금(Au) 패터닝이 인쇄된 기판을 침지시켜, 상기 금(Au) 패터닝 상에 금 나노구조체를 생성하는 단계;를 포함하고, 상기 금속 박막은, 금(Au)보다 반응성이 큰 금속을 포함할 수 있다.
실시예에서, 상기 금속 박막은, 마그네슘, 알루미늄, 망간, 아연, 크롬, 철, 코발트, 니켈, 주석, 납, 구리, 은 및 백금 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
실시예에서, 상기 금속 박막은, 상기 황산나트륨(Na2SO4) 및 금 이온(Au+)을 함유한 도금액에 침지되지 않을 수 있다.
실시예에서, 상기 금속 박막은, 상기 기판 상에 인쇄된 금(Au) 패터닝과 직접 접촉, 간접 접촉 또는 접착성 매개체를 통해 연결될 수 있다.
실시예에서, 상기 금 나노구조체의 구조는, 상기 황산나트륨(Na2SO4)에 기반하여 형성될 수 있다.
실시예에서, 상기 금 나노구조체의 구조는, 나노론(nano-lawn) 구조, 나노버드(nano-bud) 구조 및 나노플라워(nano-flower) 구조 중 적어도 하나일 수 있다.
실시예에서, 상기 황산나트륨(Na2SO4) 및 금 이온(Au+)을 함유한 도금액은, 약산성 또는 중성 용액일 수 있다.
실시예에서, 상기 금 나노구조체는, 상온(room temperature)에서 황산나트륨(Na2SO4) 및 금 이온(Au+)을 함유한 도금액에 상기 금 패터닝이 인쇄된 기판이 접촉 또는 침지(浸漬)됨으로써 신속하고 손쉽게 생성될 수 있다.
실시예에서, 상기 금 나노구조체의 구조체 간 나노미터 간격의 공간은 Y 모양의 항체의 비항원결합부가 결합될 수 있다.
실시예에서, 금 나노구조체 제조 장치는, 금(Au) 패터닝이 인쇄된 기판; 상기 금(Au) 패터닝과 접촉된 금속 박막; 및 황산나트륨(Na2SO4) 및 금 이온(Au+)을 함유한 도금액이 담긴 도금조;를 포함하고, 상기 금(Au) 패터닝이 인쇄된 기판이 상기 도금액에 침지됨으로써 상기 금(Au) 패터닝 상에 금 나노구조체가 생성되고, 상기 금속 박막은, 금(Au)보다 반응성이 큰 금속 또는 비금속들을 포함할 수 있다.
실시예에서, 상기 금속 박막은 마그네슘, 알루미늄, 망간, 아연, 크롬, 철, 코발트, 니켈, 주석, 납, 구리, 은 및 백금 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
실시예에서, 상기 금속 박막은, 상기 황산나트륨(Na2SO4) 및 금 이온(Au+)을 함유한 도금액에 침지되지 않을 수 있다.
실시예에서, 상기 금속 박막은, 상기 기판 상에 인쇄된 금(Au) 패터닝과 직접 접촉, 간접 접촉 또는 접착성 매개체를 통해 연결될 수 있다.
실시예에서, 상기 금 나노구조체의 구조는, 상기 황산나트륨(Na2SO4)에 기반하여 형성될 수 있다.
실시예에서, 상기 금 나노구조체의 구조는, 나노론(nano-lawn) 구조, 나노버드(nano-bud) 구조 및 나노플라워(nano-flower) 구조 중 적어도 하나일 수 있다.
실시예에서, 상기 황산나트륨(Na2SO4) 및 금 이온(Au+)을 함유한 도금액은, 중성 또는 약산성 용액일 수 있다.
실시예에서, 상기 금 나노구조체는, 상온(room temperature)에서 황산나트륨(Na2SO4) 및 금 이온(Au+)을 함유한 도금액에 상기 금 패터닝이 인쇄된 기판이 침지됨으로써 생성될 수 있다.
실시예에서, 상기 금 나노구조체의 구조체 간 나노미터 간격은, Y 모양의 항체의 비항원결합부가 결합될 수 있다.
상기한 목적들을 달성하기 위한 구체적인 사항들은 첨부된 도면과 함께 상세하게 후술될 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다.
그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라, 서로 다른 다양한 형태로 구성될 수 있으며, 본 발명의 개시가 완전하도록 하고 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자(이하, "통상의 기술자")에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해서 제공되는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 황산나트륨(Na2SO4)을 함유한 도금액에 금속 박막은 침지시키지 않고 금(Au) 패터닝이 인쇄된 기판만을 침지시킴으로써, 나노론(nano-lawn) 구조, 나노버드(nano-bud) 구조 및 나노플라워(nano-flower) 구조의 금 나노구조체를 제조할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 황산나트륨(Na2SO4)을 함유한 중성 도금액을 사용함으로써, 도금액을 함유하는 도금조를 특수 내산성 용기가 아닌 일반 저가 용기로 사용가능하고, 작업자가 산성 환경에 노출되지 않아 제조 공정을 안전하고 효율적으로 진행하여 양산효율을 대폭 높일 수 있다.
본 발명의 효과들은 상술된 효과들로 제한되지 않으며, 본 발명의 기술적 특징들에 의하여 기대되는 잠정적인 효과들은 아래의 기재로부터 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 제조 공정을 도시한 도면이다.
도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 무전해 나노도금 공정을 도시한 도면이다.
도 1c는 본 발명의 일 실시예에 따른 금 나노구조체가 적용된 바이오센서를 도시한 도면이다.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 구리 박막을 이용한 전극을 도시한 도면이다.
도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 알루미늄 박막을 이용한 전극을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 금 나노구조체의 제조 방법을 도시한 도면이다.
도 4a 및 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 다양한 확대 배율이 적용된 금 나노구조체의 SEM 이미지 및 성분 스펙트럼을 도시한 도면이다.
도 5a 내지 5c는 본 발명의 일 실시예에 따른 반응 시간별 금 나노구조체의 SEM 이미지를 도시한 도면이다.
도 6a 내지 6e는 본 발명의 일 실시예에 따른 금속 박막의 너비 및 종류별 금 나노구조체의 SEM 이미지를 도시한 도면이다.
도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 무전해 나노도금 공정을 도시한 도면이다.
도 1c는 본 발명의 일 실시예에 따른 금 나노구조체가 적용된 바이오센서를 도시한 도면이다.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 구리 박막을 이용한 전극을 도시한 도면이다.
도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 알루미늄 박막을 이용한 전극을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 금 나노구조체의 제조 방법을 도시한 도면이다.
도 4a 및 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 다양한 확대 배율이 적용된 금 나노구조체의 SEM 이미지 및 성분 스펙트럼을 도시한 도면이다.
도 5a 내지 5c는 본 발명의 일 실시예에 따른 반응 시간별 금 나노구조체의 SEM 이미지를 도시한 도면이다.
도 6a 내지 6e는 본 발명의 일 실시예에 따른 금속 박막의 너비 및 종류별 금 나노구조체의 SEM 이미지를 도시한 도면이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고, 여러 가지 실시예들을 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 이를 상세히 설명하고자 한다.
청구범위에 개시된 발명의 다양한 특징들은 도면 및 상세한 설명을 고려하여 더 잘 이해될 수 있을 것이다. 명세서에 개시된 장치, 방법, 제법 및 다양한 실시예들은 예시를 위해서 제공되는 것이다. 개시된 구조 및 기능상의 특징들은 통상의 기술자로 하여금 다양한 실시예들을 구체적으로 실시할 수 있도록 하기 위한 것이고, 발명의 범위를 제한하기 위한 것이 아니다. 개시된 용어 및 문장들은 개시된 발명의 다양한 특징들을 이해하기 쉽게 설명하기 위한 것이고, 발명의 범위를 제한하기 위한 것이 아니다.
본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그 상세한 설명을 생략한다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 황산나트륨 기반 도금액을 이용하여 금 나노구조체를 제조하기 위한 방법 및 장치를 설명한다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 제조 공정을 도시한 도면이다. 도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 무전해 나노도금 공정을 도시한 도면이다.
도 1a 및 1b를 참고하면, 전극(100)은 금(Au) 패터닝(110)이 인쇄된 기판, 금 패터닝(110)과 물리적으로 연결된 금속 박막(130), 금 패터닝(110)의 일부를 감싸는 절연층(120)을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 금속 박막(130)은, 기판 상에 인쇄된 금(Au) 패터닝과 물리적으로 접촉시 직접 접촉 또는 간접적으로 연결될 수 있다. 일 실시예에서, 금속 박막(130)은, 기판 상에 인쇄된 금(Au) 패터닝과 접착성 매개체 등을 통하여 연결될 수 있다.
금속 박막(130)은 금(Au)보다 반응성이 큰 금속을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 금속 박막(130)은 금(Au)보다 이온화경향이 큰 금속을 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 2a 및 도 2b를 참고하면, 금속 박막(130)은 마그네슘, 알루미늄, 망간, 아연, 크롬, 철, 코발트, 니켈, 주석, 납, 구리, 은 및 백금 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이 경우, 금속 박막(130)은 금 패터닝(110)에 접촉됨으로써 물리적으로 연결될 수 있다.
도 1b를 참고하면, 금 패터닝(110)이 인쇄된 기판이 황산나트륨(Na2SO4) 및 금 이온(Au+)을 함유하는 도금액이 담긴 도금조(150)에 침지되는 경우, 금속 박막(130)을 구성하는 금속으로부터 방출된 전자가 도금액 속의 금 이온과 결합하여 금 패터닝(110) 상에 금 나노구조체(160)가 생성될 수 있다. 즉, 금 패터닝(110) 상에 금 나노구조체(160)가 도금될 수 있다. 이 경우, 금속 박막(130)은 도금액에 침지되지 않은 상태에서 전자를 방출할 수 있다. 예를 들어, 도금액은 Na2SO4, ddH2O 및 HAuCl4.H2O를 포함할 수 있다.
이 때, 황산나트륨(Na2O4)을 함유한 도금액은 중성 pH 또는 약산성 pH를 가질 수 있다. 황산나트륨은 도금액의 pH를 중성으로 유지시키면서도, 금 나노구조체(160)가 반응시간에 따라 나노론(nano-lawn) 구조, 나노버드(nano-bud) 구조 및 나노플라워(nano-flower) 구조를 가지기 위해 이용될 수 있다.
즉, 도금액으로 산성 물질인 황산을 이용하지 않고, 중성 물질 또는 약산성 물질인 황산나트륨을 이용함으로써, 도금액을 함유하는 도금조(150)를 특수 내산성 용기가 아닌 일반 저가 용기로 사용할 수 있고, 작업자가 산성 환경에 노출되지 않아 제조 공정을 안전하고 효율적으로 진행하여 양산효율을 높일 수 있다. 예를 들어, 황산나트륨의 pH는 5.0 내지 7.5일 수 있다.
일 실시예에서, 절연층(120)은 설계에 따라 도금액에 침지된 금 패터닝(110)에서 금 나노구조체(160)의 생성을 방지하고자 하는 영역에 형성될 수 있다.
일 실시예에서, 전극(100)이 금 패터닝(110)이 인쇄된 다수의 기판들을 포함하는 경우, 다수의 기판들 각각은 고정 부재(140)에 결합되어 고정될 수 있다. 이 경우, 다수의 기판들이 동일한 환경에서 동일한 시간동안 도금액에 침지되기 때문에, 다수의 기판들 각각에 인쇄된 금 패터닝(110) 상에 생성되는 금 나노구조체(160)는 동일한 특성을 가질 수 있다. 따라서, 다수의 기판들이 결합된 고정 부재(140)를 사용함으로써, 동일한 특정의 금 나노구조체(160)를 안정적으로 대량 제조할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 무전해 나노도금 공정은 별도의 전기 도금을 위한 별도의 전원장치를 요구하지 않으며, 중성 도금액을 사용함으로써 친환경적인 무전해 도금을 수행할 수 있다.
일 실시예에서, 도 1c를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 제조 방법 및 장치에 의해 제조된 금 나노구조체(160)가 바이오센서에 적용되는 경우, 금 나노구조체(160)의 구조체 간 나노미터 간격의 굴곡진 공간안에 Y 모양의 항체(160)의 비항원결합부(예: Fc 부위)가 효과적으로 결합함으로써 바이오센서의 성능을 향상시킬 수 있다.
굴곡진 공간(nanoscale cascade)은 생체분자 인식 물질인 단백질 리셉터 또는 항체분자들을 공간내에 자연스럽게 가두고 단분자층으로 정렬시켜줌으로써 금 나노구조체(160)의 구조체 간 공간내에 항체가 물리적 흡착으로 공정상의 손실없이 쉽고 안정하게 고정화될 수 있다. 즉, 개질되지 않은(bare) 평평한 금 전극 표면에 비해 월등한 체적당 표면적(surface-to-volume)을 제공하므로 보다 높은 항체량을 정해진 단위 면적당 공간안에 고정화할 수 있으므로 이에 반응하는 단위 항원량도 극대화시켜 센서성능을 대폭 향상시킬 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 금 나노구조체의 제조 방법을 도시한 도면이다.
도 3을 참고하면, S301 단계는 기판 상에 인쇄된 금(Au) 패터닝(110)과 금속 박막(130)을 물리적으로 연결시키는 단계이다. 이 경우, 상기 물리적 연결을 통해 금(Au) 패터닝(110)과 금속 박막(130) 간 전자 이동이 가능할 수 있다. 일 실시예에서, 금속 박막(130)은, 금(Au)보다 반응성이 큰 금속을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 금속 박막(130)은, 기판 상에 인쇄된 금(Au) 패터닝(110)과 물리적으로 접촉될 수 있다.
S303 단계는 황산나트륨(Na2O4)과 금 이온(Au+)을 함유한 도금액에 금 패터닝(110)이 인쇄된 기판을 침지시켜 금 패터닝 상에 금 나노구조체를 생성하는 단계이다. 일 실시예에서, 금속 박막(130)은, 황산나트륨(Na2SO4) 및 금 이온(Au+)을 함유한 도금액에 침지되지 않을 수 있다.
일 실시예에서, 금 나노구조체(160)의 구조는, 황산나트륨(Na2SO4)에 기반하여 형성될 수 있다. 예를 들어, 금 나노구조체(160)의 구조는, 나노론 구조, 나노버드 구조 및 나노플라워 구조 중 적어도 하나일 수 있다.
일 실시예에서, 황산나트륨(Na2SO4) 및 금 이온(Au+)을 함유한 도금액은, 중성 용액일 수 있다. 일 실시예에서, 금 나노구조체(160)는, 상온(room temperature)에서 황산나트륨(Na2SO4) 및 금 이온(Au+)을 함유한 도금액에 금 패터닝(110)이 인쇄된 기판이 침지됨으로써 생성될 수 있다.
일 실시예에서, 금 나노구조체(160)의 구조체 간 나노미터 간격은, Y 모양의 항체의 비항원결합부가 결합될 수 있다.
도 4a 및 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 다양한 확대 배율이 적용된 금 나노구조체(160)의 SEM 이미지 및 성분 스펙트럼을 도시한 도면이다.
도 4a를 참고하면, 특정 확대 배율(예: 40,000배)이 적용된 금 나노구조체(160)의 성분 스펙트럼을 보면, 금 나노구조체(150)는 거의 금(Au) 원소로만 구성됨을 확인할 수 있다. 이 경우, 예를 들어, 금 나노구조체(160)의 구성 원소는 하기 <표 1>과 같이 검출될 수 있다.
| 원소 | 중량(%) | 원자% |
| O | 0.38 | 4.45 |
| S | 0.93 | 5.35 |
| Cl | -0.09 | -0.48 |
| Cu | -1.07 | -3.13 |
| Au | 99.86 | 93.81 |
| 총계 | 100.00 | 100.00 |
또한, 10배 더 확대된 배율(예: 400,000배)이 적용된 금 나노구조체(160)의 성분 스펙트럼을 보더라도, 금 나노구조체(160)는 금(Au) 원소로만 구성됨을 확인할 수 있다. 이 경우, 예를 들어, 금 나노구조체(160)의 구성 원소는 하기 <표 2>와 같이 검출될 수 있다.
| 원소 | 중량(%) | 원자% |
| Au | 100.00 | 100.00 |
| 총계 | 100.00 | 100.00 |
즉, 상기 <표 1>과 <표 2>를 참조하면, 배율을 확대하여 금 나노구조체(160)의 성분 스펙트럼을 살펴보더라도, 본 발명의 일 실시예에 따른 제조 방법 및 장치에 따라 제조된 금 나노구조체(160)는 구리와 같은 금속 박막 이물질이 첨가되지 않은 순수한(pure) 금 원소로만 구성됨을 확인할 수 있다. 예를 들어, 금 나노구조체(160)에 포함된 99.8% 이상의 금원소 또는 99.995%의 금 전구체로 구성될 수 있다.
도 5a 내지 5c는 본 발명의 일 실시예에 따른 반응 시간별 금 나노구조체(160)의 SEM 이미지를 도시한 도면이다.
도 5a를 참고하면, 금 패터닝(110)이 금속 박막(130)과 전기적으로 연결된 상태에서, 금 패터닝(110)이 인쇄된 기판이 황산나트륨(Na2SO4) 및 금 이온(Au+)을 함유하는 도금액에 15분 내지 30분 동안 상온(room temperature)(예: 40
)에서 침지된 경우, 금 패터닝(110) 상에 생성되는 금 나노구조체(160)는 나노론 구조를 가질 수 있다.
도 5b를 참고하면, 8시간 동안 상온에서 침지된 경우, 금 패터닝(110) 상에 생성되는 금 나노구조체(160)는 나노버드 구조를 가질 수 있다. 도 5c를 참고하면, 24시간 동안 상온에서 침지된 경우, 금 패터닝(110) 상에 생성되는 금 나노구조체(160)는 나노플라워 구조를 가질 수 있다. 일 실시예에서, 도금액의 다양한 조건(예: 온도, pH 등)에 따라 나노론 구조가 크게 성장한 모양이 될 수 있다.
즉, 금 패터닝(110)이 인쇄된 기판이 도금액에 침지되는 시간이 길수록, 황산나트륨에 기반한 금 나노구조체(160)의 구조가 거칠어지고(rough), 이로 인해, 금 나노구조체(160)의 표면적이 넓어져, 금 나노구조체(160)가 적용된 센서는 민감도(sensitivity)가 대폭 향상될 수 있다. 예를 들어, 구조가 거칠어진 금 나노구조체(160)의 거칠기는 개질되지 않은(bare) 금에 비하여 약 40배 높을 수 있다.
도 6a 내지 6e는 본 발명의 일 실시예에 따른 금속 박막(130)의 너비 및 종류별 금 나노구조체의 SEM 이미지를 도시한 도면이다.
도 6a 내지 6d를 참고하면, 구리(Cu) 박막의 너비가 0.5mm, 1.0mm, 2.0mm, 5.6mm로 두꺼워짐에 따라, 금 나노구조체(160)가 보다 많이 생성되며, 금 나노구조체(160)의 구조가 거칠어짐을 확인할 수 있다.
도 6e를 참고하면, 구리 박막뿐만 아니라 알루미늄(Al) 박막을 사용하였을 때도, 알루미늄 박막의 너비가 두꺼워짐에 따라, 금 나노구조체(160)가 보다 많이 생성되며, 금 나노구조체(160)의 구조가 거칠어짐을 확인할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술적 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로, 통상의 기술자라면 본 발명의 본질적인 특성이 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능할 것이다.
따라서, 본 명세서에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 한정하기 위한 것이 아니라, 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예들에 의하여 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 보호범위는 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 이해되어야 한다.
100: 전극
110: 금 패터닝
120: 절연층
130: 금속 박막
140: 고정 부재
150: 담금조
160: 금 나노구조체
110: 금 패터닝
120: 절연층
130: 금속 박막
140: 고정 부재
150: 담금조
160: 금 나노구조체
Claims (18)
- 기판 상에 인쇄된 금(Au) 패터닝과 금속 박막을 물리적으로 접촉시키는 단계; 및
황산나트륨(Na2SO4) 및 금 이온(Au+)을 함유한 도금액에 상기 금(Au) 패터닝이 인쇄된 기판을 침지시켜, 상기 금(Au) 패터닝 상에 금 나노구조체를 생성하는 단계;
를 포함하고,
상기 금속 박막은, 금(Au)보다 반응성이 큰 금속을 포함하는,
금 나노구조체의 제조 방법.
- 제1항에 있어서,
상기 금속 박막은, 마그네슘, 알루미늄, 망간, 아연, 크롬, 철, 코발트, 니켈, 주석, 납, 구리, 은 및 백금 중 적어도 하나를 포함하는,
금 나노구조체의 제조 방법.
- 제1항에 있어서,
상기 금속 박막은, 상기 황산나트륨(Na2SO4) 및 금 이온(Au+)을 함유한 도금액에 침지되지 않는,
금 나노구조체의 제조 방법.
- 제1항에 있어서,
상기 금속 박막은, 상기 기판 상에 인쇄된 금(Au) 패터닝과 직접 접촉, 간접 접촉 또는 접착성 매개체를 통해 연결된,
금 나노구조체의 제조 방법.
- 제1항에 있어서,
상기 금 나노구조체의 구조는, 상기 황산나트륨(Na2SO4)에 기반하여 형성되는,
금 나노구조체의 제조 방법.
- 제5항에 있어서,
상기 금 나노구조체의 구조는, 나노론(nano-lawn) 구조, 나노버드(nano-bud) 구조 및 나노플라워(nano-flower) 구조 중 적어도 하나인,
금 나노구조체의 제조 방법.
- 제1항에 있어서,
상기 황산나트륨(Na2SO4) 및 금 이온(Au+)을 함유한 도금액은, 중성 용액인,
금 나노구조체의 제조 방법.
- 제1항에 있어서,
상기 금 나노구조체는, 상온(room temperature)에서 황산나트륨(Na2SO4) 및 금 이온(Au+)을 함유한 도금액에 상기 금 패터닝이 인쇄된 기판이 침지됨으로써 생성되는,
금 나노구조체의 제조 방법.
- 제1항에 있어서,
상기 금 나노구조체의 구조체 간 나노미터 간격의 공간은, Y 모양의 항체의 비항원결합부가 결합되는,
금 나노구조체의 제조 방법.
- 금(Au) 패터닝이 인쇄된 기판;
상기 금(Au) 패터닝과 물리적으로 접촉된 금속 박막; 및
황산나트륨(Na2SO4) 및 금 이온(Au+)을 함유한 도금액이 담긴 도금조;
를 포함하고,
상기 금(Au) 패터닝이 인쇄된 기판이 상기 도금액에 침지됨으로써 상기 금(Au) 패터닝 상에 금 나노구조체가 생성되고,
상기 금속 박막은, 금(Au)보다 반응성이 큰 금속을 포함하는,
금 나노구조체 제조 장치.
- 제10항에 있어서,
상기 금속 박막은, 마그네슘, 알루미늄, 망간, 아연, 크롬, 철, 코발트, 니켈, 주석, 납, 구리, 은 및 백금 중 적어도 하나를 포함하는,
금 나노구조체의 제조 장치.
- 제10항에 있어서,
상기 금속 박막은, 상기 황산나트륨(Na2SO4) 및 금 이온(Au+)을 함유한 도금액에 침지되지 않는,
금 나노구조체 제조 장치.
- 제10항에 있어서,
상기 금속 박막은, 상기 기판 상에 인쇄된 금(Au) 패터닝과 직접 접촉, 간접 접촉 또는 접착성 매개체를 통해 연결된,
금 나노구조체 제조 장치.
- 제10항에 있어서,
상기 금 나노구조체의 구조는, 상기 황산나트륨(Na2SO4)에 기반하여 형성되는,
금 나노구조체 제조 장치.
- 제14항에 있어서,
상기 금 나노구조체의 구조는, 나노론(nano-lawn) 구조, 나노버드(nano-bud) 구조 및 나노플라워(nano-flower) 구조 중 적어도 하나인,
금 나노구조체 제조 장치.
- 제10항에 있어서,
상기 황산나트륨(Na2SO4) 및 금 이온(Au+)을 함유한 도금액은, 중성 용액인,
금 나노구조체 제조 장치.
- 제10항에 있어서,
상기 금 나노구조체는, 상온(room temperature)에서 황산나트륨(Na2SO4) 및 금 이온(Au+)을 함유한 도금액에 상기 금 패터닝이 인쇄된 기판이 침지됨으로써 생성되는,
금 나노구조체 제조 장치.
- 제10항에 있어서,
상기 금 나노구조체의 구조체 간 나노미터 간격의 공간은, Y 모양의 항체의 비항원결합부가 결합되는,
금 나노구조체 제조 장치.
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| KR1020190014595A KR102163334B1 (ko) | 2019-02-07 | 2019-02-07 | 금 나노구조체의 제조방법 및 제조장치 |
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