KR102247650B1 - 나노 피펫을 사용한 나노선 제조 방법 및 나노선 제조 장치, 그리고 상기 방법으로 제조된 나노선 - Google Patents

나노 피펫을 사용한 나노선 제조 방법 및 나노선 제조 장치, 그리고 상기 방법으로 제조된 나노선 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 나노 피펫을 이용한 나노선 제조 방법은, 말단부를 갖는 광섬유를 준비하는 단계; 광섬유의 말단부의 직경과 실질적으로 동일하고 또한 광섬유의 말단부의 일부가 삽입될 수 있는 내경의 말단부를 갖는 나노 피펫을 준비하는 단계; 광섬유의 말단부와 파지 수단에 의해 파지된 나노 피펫의 말단부를 X-Y 평면상의 하나의 X-Y 좌표값에 정렬시키는 단계; 광섬유의 말단부와 정렬된 나노 피펫에 나노선 물질 용액을 충전하는 단계; 광섬유의 말단부에 나노선 물질 용액이 적어도 접촉될 때까지 나노 피펫을 하강시키는 단계; 나노 피펫을 광섬유의 말단부로부터 멀어지게 이동시키는 단계를 포함한다.

Description

나노 피펫을 사용한 나노선 제조 방법 및 나노선 제조 장치, 그리고 상기 방법으로 제조된 나노선{METHOD AND APPARATUS FOR MANUFACTURING NANO WIRE USING NANO PIPETTE, AND NANO WIRE MANUFACTURED THROUGH THE METHOD}
본 발명은 나노 피펫을 사용하여 나노선을 제조하는 방법 및 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 광섬유의 말단부에 연결되는 나노선을 나노 피펫을 사용하여 제조하는 방법 및 그러한 방법을 구현하기 위한 장치, 그리고 상기 방법에 의해 제조된 나노선에 관한 것이다.
광섬유란, 중심부(코어)는 굴절률이 높은 재질로 그리고 바깥 부분(클래드)은 굴절률이 낮은 재질로 구성됨으로써, 중심부로 전송되는 빛이 바깥 부분과의 계면에서 전반사가 일어나게끔 만들어진 광학적 섬유이다. 따라서, 광섬유의 중심부를 통해서 광을 전송하는 경우, 광에 실린 데이터의 전송 손실이 매우 낮고 또한 전송되는 광은 외부 환경의 영향을 거의 받지 않으므로, 광섬유는 광통신 및 광센서 등의 분야에서 널리 사용되고 있다.
한편, 광섬유는 몸통부의 직경이 100 내지 1000μm로 제조되는 것이 일반적이다. 특히, 코어 직경이 10μm이고 클래드 직경이 125μm인 것이 표준품으로서 많이 사용되고 있다. 광섬유의 직경, 특히 코어의 직경을 이보다 더 작게 하는 것은 제작 공정이 어려워서 활용되지 않고 있었다.
하지만, 최근에는, 나노 규모의 연구의 필요성으로, 광섬유를 나노 규모로 제조하기 위해서 다양한 연구가 진행되고 있다.
예를 들어, 광섬유의 말단에 나노 스케일의 나노선을 연결하는 방법이 연구되고 있다. 광섬유의 말단에 나노선을 연결하는 종래의 방법으로는, Alessandro Tuniz 등, Nanophotonics, 2018, 7(7), pp1279-1298에 공지된 바와 같이, 별도의 공정으로 제조한 나노선을 광섬유에 직접 연결하는 것이 있다. 하지만, 이 방법의 경우에는 광섬유와 나노선의 연결점에서 광손실이 크게 일어날 수 있다는 단점이 있다.
도 1의 A는 상기한 종래의 방법을 통해, 광섬유에 별도로 제조된 Ag 나노선을 연결한 것을 보여준다. 도 1의 B는 광섬유(Silica)의 다른 쪽 끝에 광을 주입할 때, 광섬유와 나노선의 연결점에서 광산란이 일어나는 것을 보여준다. 특히, 여기서는 785nm 파장의 광으로 실험하였다.
도 1의 C는 이와 같은 광산란에 대한 시뮬레이션 결과를 보여준다. 이처럼, 도 1을 통해서 알 수 있는 바와 같이, 상기 종래의 방법에서는, 광섬유에 연결된 나노선의 연결점에서 광손실이 크기 때문에, 이렇게 제조된 나노선을 실제로 활용하기는 어렵다.
다음, 한국등록특허 제10-1583739호는 황화납 양자점과 폴리(3-헥실티오펜)을 포함하는 나노선 광검출기를 개시한다. 또한, 한국등록특허 제10-1583736호에는 나노선을 원하는 위치에 직접 성장시켜 광손실을 차단하는 3차원 고분자 나노선 광배선에 관해 개시되어 있다. 상기 특허문헌들은 나노선을 직접 성장시키는 방식으로서, 제조 공정이 까다롭고 비용이 많이 든다는 단점이 있다.
한편, 한국등록특허 제10-1969844에서는 마이크로 피펫을 사용하여 광섬유와 연결된 나노선을 제조하는 방법을 개시한다. 상기 방법에서는 마이크로 스케일의 피펫을 사용하고 있다. 하지만, 상기 방법에서는, 마이크로 피펫의 축과 광섬유의 축을 동축 정렬시키고 또한 마이크로 피펫의 말단부와 광섬유의 말단부를 일치시키는 단계가 필수적인데, 마이크로 피펫의 축과 광섬유의 축을 정렬하는 절차는 매우 복잡하고 높은 정밀도를 요구하며 소요 시간이 길다.
구체적으로 설명하면, 마이크로 피펫의 축과 광섬유 축을 동축 정렬하는 것은 2가지 단계를 거치게 된다. 첫번째 단계는, 마이크로 피펫의 길이방향 축을 수직 기준선(Vertical Line; 도 2의 노란색 선)에 정렬하는 단계이다. 이것은, 도 2의 (a)에 도시된 바와 같이, 6개의 단계를 거쳐 완료된다. 먼저, 마이크로 피펫의 축을 식별하고(i), 피펫의 축을 X-Z 평면상에서 수직하게 정렬시키기 위해 피펫을 회전시키고(ii), 피펫을 수평 이동시킴으로써 피펫의 축을 수직 기준선에 일치시키고(iii), 이어서 또는 위와 동시에, 상기 피펫의 축을 Y-Z 평면상에서 수직하게 정렬시키기 위해 피펫을 회전시키고(iv)-(v), 피펫을 수평 이동시킴으로써 피펫의 축을 수직 기준선에 일치시키는 것(vi)을 포함한다. 이러한 동작을 가능케 하기 위해서는, 피펫을 X축을 중심으로 및 Y축을 중심으로 회전시키기 위한 장치와, 피펫을 X축 및 Y축을 따라 수평 이동시키기 위한 장치가 필요하다.
한편, 두번째 단계는, 광섬유의 길이방향 축을 마이크로 피펫의 수직 기준선에 정렬하는 단계이다. 이것 역시, 도 2의 (b)에 도시된 바와 같이, 단계(i)에서 단계(vi)까지의 6개의 단계를 거친다. 즉, 광섬유의 축을 찾고(i), 광섬유의 축을 X-Z 평면상에서 수직으로 정렬시키도록 광섬유를 회전시키고(ii), 상기 광섬유를 수평이동시켜 광섬유의 축을 수직 기준선에 일치시키고(iii), 상기 광섬유의 축을 Y-Z 평면상에서 수직하게 정렬시키기 위해 광섬유를 회전시키고(iv)-(v), 상기 광섬유를 수평이동시켜 광섬유의 축을 수직 기준선에 일치시키는 것(vi)을 포함한다. 마찬가지로, 이러한 동작을 위해서도, 광섬유를 X축 및 Y축 각각을 중심으로 회전시키기 위한 장치와, 광섬유를 X축 Y축을 따라 수평이동시키기 위한 장치가 필요하다.
이처럼 마이크로 피펫의 축과 광섬유의 축을 수직 기준선에 동축 정렬시키기 위해서는 마이크로 피펫과 광섬유를 병진 이동 및 회전 이동시킬 수 있는 장치들이 필요하며 이들을 제어하는 과정이 정밀하게 이루어져야 하므로, 동축 정렬에는 시간과 노력이 많이 소요된다.
또한, 상기 종래의 방법에서는, 나노 스케일의 나노선을 형성하는 데에 마이크로 스케일의 마이크로 피펫을 사용하므로, 나노선 물질 용액에 메니스커스를 형성하는 단계가 필수적이다. 즉, 마이크로 피펫의 내경이 광섬유 또는 나노선의 직경보다 크기 때문에, 마이크로 피펫의 말단과 광섬유의 말단을 접근시킬 때, 마이크로 피펫의 말단에서 액상 나노선 물질 용액에 메니스커스를 형성하고, 마이크로 피펫을 광섬유의 말단으로부터 이격시킬 때 상기 메니스커스를 유지하면서 나노선을 인출하여 신장시키는 방식으로 나노선을 제조하게 된다.
도 3은, 종래의 방법에 의한 나노선 제조 방법에 관한 것으로서, 좌측에서는 마이크로 피펫의 말단에서 용액에 메니스커스를 유지하는 채로 피펫과 광섬유를 서로 이격시킴으로써, 광섬유로부터 연결된 나노선을 형성하는 방법을 보여준다. 나노선을 제조하는 데에 마이크로 피펫을 사용하는 경우에는, 피펫의 말단에서 토출되는 용액의 직경이 나노선보다 크다. 따라서, 마이크로 피펫을 광섬유에 접촉시킬 때 및 이들을 서로 이격시켜 나노선을 연속적으로 형성할 때(예를 들면, 광섬유를 고정시키고 마이크로 피펫을 들어올림), 피펫의 말단으로부터 용액이 끊어지지 않도록 메니스커스를 유지시키는 것이 필수적이다. 그뿐만 아니라, 마이크로 피펫의 이동 속도에 의해 나노선의 직경이 조절되기 때문에, 나노선을 제조하는 물질의 종류에 따라서, 또한, 제조시의 외부 환경에 따라서 마이크로 피펫을 이격시키는 속도를 다르게 제어해야 하므로, 나노선을 제조하는 공정이 매우 복잡하고, 정밀한 제어가 필요하게 된다.
한편, 도 3의 (a)는 마이크로 피펫의 축과 광섬유의 축이 동축 정렬된 상태에서 마이크로 피펫을 수직으로 이동시켜 나노선을 형성한 경우의 형상 및 이 경우의 광산란의 시뮬레이션 결과를 보여준다. 마이크로 피펫의 축과 광섬유의 축이 정확하게 동축 정렬된 상태에서 나노선을 성장시킨 경우에는, 나노선의 연결점에서 광산란이 거의 관찰되지 않는 양호한 연결이 실현되었다.
반면에, 도 3의 (b)와 같이 마이크로 피펫의 축과 광섬유의 축을 동축 정렬시키지 않고 나노선을 성장시킨 경우에는, 연결점에서 광산란이 크게 발생함으로써 광손실이 커진다. 따라서, 상기 종래의 마이크로 스케일의 피펫을 사용하여 나노선을 제조하는 방법은, 동축 정렬의 단계가 필수적이다.
이처럼, 상기 종래의 방법과 같이, 마이크로 피펫을 사용하여 나노선을 제조하는 방법은, 그 제어 절차가 매우 복잡하고 정밀해야 하는, 마이크로 피펫의 축과 광섬유의 축을 동축 정렬하는 단계와 메니스커스를 유지하면서 이격시키는 단계가 필수적임을 알 수 있다.
따라서, 본 발명은, 종래 기술에 비해 더 간단하고 신속한 공정을 통해 나노선을 형성하는 방법 및 그러한 방법을 구현하는 장치를 제공하고자 한다.
특히, 나노 피펫의 축과 광섬유의 축을 정확하게 일치시키지 않더라도 광섬유의 말단부에 광결합 효율이 높은 나노선을 신속하게 제조할 수 있는 방법 및 장치를 제공하고자 한다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에서는 나노 피펫을 이용한 나노선 제조 방법을 제공한다. 상기 방법은: (a) 말단부를 갖는 광섬유를 준비하는 단계; (b) 상기 광섬유의 말단부의 직경과 실질적으로 동일하고 또한 상기 광섬유의 말단부의 일부가 삽입될 수 있는 내경의 말단부를 갖는 나노 피펫을 준비하는 단계; (c) 상기 광섬유의 말단부와 파지 수단에 의해 파지된 상기 나노 피펫의 말단부를 X-Y 평면상의 하나의 X-Y 좌표값에 정렬시키는 단계; (d) 상기 광섬유의 말단부와 정렬된 상기 나노 피펫에 나노선 물질 용액을 충전하는 단계; (e) 상기 광섬유의 말단부에 상기 나노선 물질 용액이 적어도 접촉될 때까지 상기 나노 피펫을 하강시키는 단계; 및 (f) 상기 나노 피펫을 상기 광섬유의 말단부로부터 멀어지게 이동시키는 단계 - 이 단계 동안에 상기 광섬유의 말단부로부터 연장되는 상기 나노선 물질 용액의 용매가 증발되어 상기 나노 피펫의 말단부의 내경과 실질적으로 동일한 직경의 나노선이 형성됨 - 를 포함한다.
여기서, 상기 (e) 단계는, 상기 광섬유의 말단부의 적어도 일부를 상기 나노 피펫의 말단부 내로 삽입하는 것을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 (e) 단계에서 상기 나노 피펫을 하강시키는 것은, 상기 X-Y 평면의 Z축을 따라 이동시키는 것일 수 있다.
또한, 상기 (f) 단계에서 상기 나노 피펫을 상기 광섬유의 말단부로부터 멀어지게 이동시키는 것은, 상기 X-Y 평면의 Z축 방향을 포함하여 임의의 방향으로 이동시키는 것일 수 있다.
또한, 상기 (d) 단계는, 상기 파지 수단으로부터 상기 나노 피펫을 분리하고, 상기 분리된 나노 피펫에 나노선 물질 용액을 충전하고, 상기 충전된 나노 피펫을 상기 파지 수단에 다시 파지시키는 것을 포함할 수 있다.
또한, 상기 방법에서, 상기 광섬유의 몸통부의 직경은 상기 나노 피펫의 말단부의 내경보다 크고, 상기 광섬유는 상기 광섬유의 말단부의 일부가 상기 나노 피펫의 말단부의 내부로 삽입될 수 있을 정도의 직경까지 가늘어지는 테이퍼 형상으로 이루질 수 있다.
또한, 상기 방법에서, 상기 나노선 물질 용액은, Polystyrene, Poly(lactic acid) (PLA), Poly(carprolacton) (PCA), PEDOT:PSS, Polystyrene-co-maleic acid, Poly(methyl methacrylate), Polycarbonate, Polyurethane, Polyvinylpyrrolidone (PVP), Polyvinylidene Fluoride (PVDF)로 이루어진 군에서 선택된 소수성 고분자, Poly(acrylic acid) (PAA), Polyacrylamide (PAM), Polystyrene, sulfonate (PSS), Poly(vinyl alcohol) (PVA), Alginate, Glucose, Dextran으로 이루어진 군에서 선택된 친수성 고분자 및 유기 전도성 고분자(π-콘쥬게이티드폴리머) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 상기 방법에서, 상기 나노선 물질 용액은, 소정의 세포, 조직 또는 혈액 내에서 약리 효과를 나타내는 약물을 더 포함할 수 있고, 상기 나노선 물질 용액에 의해 형성된 상기 나노선이 상기 세포, 조직 또는 혈액 내로 삽입되면, 상기 광섬유에 입사하는 소정의 광에 의하여 또는 상기 세포, 조직 또는 혈액 내의 특정 물질에 의하여, 상기 약물이 상기 나노선으로부터 상기 세포, 조직 또는 혈액 내로 확산될 수 있다.
또한, 본 발명은, 상기한 바와 같은 나노 피펫을 이용한 나노선 제조 방법 의해 제조된 나노선을 제공한다.
또한, 본 발명의 또 하나의 실시예에서는, 나노 피펫을 이용한 나노선 제조 장치를 제공한다. 상기 장치는: (a) 말단부를 갖는 광섬유를 고정시키는 고정 수단; (b) 상기 광섬유의 말단부의 직경과 실질적으로 동일하고 또한 상기 광섬유의 말단부의 일부가 삽입될 수 있는 내경의 말단부를 갖는 나노 피펫을 파지하는 파지 수단; (c) 상기 광섬유의 말단부와 상기 파지 수단에 의해 파지된 상기 나노 피펫의 말단부를 X-Y 평면상의 하나의 X-Y 좌표값에 정렬시키는 정렬 수단; (d) 상기 나노 피펫에 나노선 물질 용액을 충전하는 충전 수단; 및 (e) 상기 나노선 물질 용액이 충전된 상기 나노 피펫을 상기 광섬유의 말단부에 상기 나노선 물질 용액이 접촉할 때까지 상기 나노 피펫을 하강시키고, 이어서, 나노 피펫을 상기 광섬유의 말단부로부터 멀어지게 이동시킴으로써, 상기 광섬유의 말단부로부터 연장되는 상기 나노선 물질 용액의 용매가 증발되어 상기 나노 피펫의 말단부의 내경과 실질적으로 동일한 직경의 나노선을 제조하는 수직 이송 수단을 포함한다.
여기서, 상기 수직 이송 수단은, 상기 광섬유의 말단부의 적어도 일부가 상기 나노 피펫의 말단부 내로 삽입될 때까지 상기 나노 피펫을 하강시킬 수 있다.
또한, 상기 충전 수단은, 상기 파지 수단으로부터 상기 나노 피펫을 분리하고, 상기 분리된 나노 피펫에 나노선 물질 용액을 충전하고, 상기 충전된 나노 피펫을 상기 파지 수단에 다시 파지시키는 기능을 수행할 수 있다.
추가로, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 나노 피펫을 이용한 나노선 제조 방법은: (a) 말단부를 갖는 광섬유를 준비하는 단계; (b) 상기 광섬유의 말단부의 직경과 실질적으로 동일하고 또한 상기 광섬유의 말단부의 일부가 삽입될 수 있는 내경의 말단부를 갖는 나노 피펫을 준비하는 단계; (c) 상기 나노 피펫에 나노선 물질 용액을 충전하는 단계; (d) 상기 광섬유의 말단부와 상기 나노 피펫의 말단부를 X-Y 평면상의 하나의 X-Y 좌표값에 정렬시키는 단계; (e) 상기 광섬유의 말단부에 상기 나노선 물질 용액이 적어도 접촉될 때까지 상기 나노 피펫을 하강시키는 단계; 및 (f) 상기 나노 피펫을 상기 광섬유의 말단부로부터 멀어지게 이동시키는 단계 - 이 단계 동안에 상기 광섬유의 말단부로부터 연장되는 상기 나노선 물질 용액의 용매가 증발되어 상기 나노 피펫의 말단부의 내경과 실질적으로 동일한 직경의 나노선이 형성됨 - 를 포함한다.
더욱, 상기 (e) 단계는, 상기 광섬유의 말단부의 적어도 일부를 상기 나노 피펫의 말단부 내로 삽입하는 것을 더 포함할 수 있다.
상술한 방법에 따른 본 발명의 나노선 제조 방법 및 장치에 의하면, 나노 피펫과 광섬유의 각각의 축 선을 서로 일치시킬 필요가 없이 단지 나노 피펫과 광섬유의 말단부들을 서로 일치시키는 것만으로도, 연결점에서의 광산란이 없고 광결합 효율이 높은 나노선을 제조할 수 있게 된다. 따라서, 이러한 방법 및 장치는, 나노선의 대량 생산에 적합하다.
또한, 본 발명에 따른 나노 피펫을 사용하여 제조된 나노선은 광섬유와 나노선의 연결점에서 광결합 효율이 높으므로, 고속 및 고효율 광전송 기술을 구현할 수 있게 된다.
도 1은, 종래 기술에 따른 광섬유와 나노선의 연결 방식을 보여주는 도면이다.
도 2는, 종래 기술에 있어서 마이크로 피펫의 축과 광섬유의 축을 동축 정렬하는 과정을 보여주는 도면이다.
도 3은, 종래 기술에 있어서 동축 정렬 여부에 따른 연결점에서의 광손실을 시뮬레이션하여 보여주는 도면이다.
도 4는, 광섬유의 형태와 용어를 정의하는 도면이다.
도 5는, 본 발명의 일 실시예에 따른 나노 피펫을 사용한 나노선 제조 방법의 간략한 흐름도이다.
도 6은, 본 발명의 일 실시예에 따른 나노선 제조 방법에서 나노 피펫과 광섬유의 접촉 방식을 보여주는 도면이다.
도 7은, 본 발명에 따른 나노선 제조 방법을 실행하는 나노선 제조 장치의 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
도 8은, 본 발명의 일 실시예에 따른 나노선 제조 방법에서 나노 피펫과 광섬유를 정렬하는 방법을 설명하는 도면이다.
도 9는, 나노선을 제조하는 실제 과정을 보여주는 도면이다.
도 10은, 본 발명에 따라 제조된 나노선의 연결점에서의 광손실을 보여주는 도면이다.
도 11은, 본 발명에 따라 제조된 나노선의 연결점에서의 광산란을 보여주는 도면이다.
도 12는, 도 11의 각 경우의 광손실을 시뮬레이션하여 보여주는 도면이다.
도 13의 (a) 및 (b)는, 나노 피펫의 말단부의 외경을 나타내고, 도 13의 (c) 및 (d)는 이러한 나노 피펫을 사용하여 제조된 나노선을 보여주는 도면이다.
도 14는, 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 나노선의 광결합 효율을 보여주는 그래프이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 나노 피펫을 사용한 나노선 제조 방법 및 나노선 제조 장치의 바람직한 실시예를 설명한다. 참고로, 본 발명의 각 구성 요소를 지칭하는 용어들은 그 기능을 고려하여 예시적으로 명명된 것이므로, 용어 자체에 의하여 본 발명의 기술 내용을 예측하고 한정하여 이해해서는 안 될 것이다.
먼저, 도 4를 참조하여, 본 발명에서 사용할, 광섬유의 형태와 용어를 정의한다. 일반적으로 사용되는 광섬유는, 도 4의 (a)에 도시된 바와 같이 길이 방향으로 일정한 직경으로 제조될 수 있다. 이러한 일반적인 광섬유는 코어와 클래드를 포함한 몸통부(26)의 직경이 100μm 이상일 수 있다.
한편, 광섬유는, 그의 말단에 나노선을 연결하기 위해서 말단부(25)를 향해 가늘어지도록 도 4의 (b)와 같이 테이퍼링 가공될 수 있는데, 테이퍼링 가공된 말단부(25)의 직경(D)은 500nm 이하일 수 있고, 특히 100nm 이하일 수도 있으며, 심지어는 50nm 이하로 형성될 수 있다. 광섬유는, 심지어 그 말단부(25)가 도 4의 (c)와 같이 뾰족한 원뿔 형태로 직경이 거의 0에 가깝게 가공될 수도 있다. 하지만, 이 경우에도 말단부의 직경이 완전한 0이 아닐 수 있으므로, 광섬유의 말단부의 직경(D)은 100nm 이하이면서 0 이상인 것으로서 이해될 수 있다.
광섬유의 말단부의 직경이 클수록, 그 말단부에서 광반사가 크게 발생할 수 있다. 나노선의 연결점에서 광반사가 크게 발생한다는 것은 나노선으로 전달되는 광의 전송량이 줄어듦을 의미한다. 따라서, 광섬유의 말단부의 직경은 작은 것이 더 바람직하다.
도 5의 흐름도는 본 발명의 일 실시예에 따른 나노 피펫을 사용한 나노선 제조 방법을 보여준다. 본 발명의 일 실시예에 따른 나노선 제조 방법은, 다음의 단계들로 구성된다.
먼저, 나노선이 형성될 말단부를 갖는 광섬유를 준비한다. 또한, 나노선을 제조할 나노선 물질 용액을 내부에 수용하고 또한 상기 용액을 말단부를 통해 토출할 수 있는 나노 피펫을 준비한다(S10).
이때, 나노 피펫의 말단부의 내경은, 제조할 나노선의 직경과 실질적으로 동일하게 그리고 광섬유의 말단부의 적어도 일부가 삽입될 수 있을 정도로 설정될 수 있다. 여기서, 나노 피펫의 말단부의 내경은, 직접 측정될 수도 있다. 하지만, 나노 피펫의 말단부에서 그 내경을 측정하는 것은 쉽지 않으므로, 일례로서, 나노 피펫의 말단부의 외경을 측정함으로써 내경을 추정할 수 있다.
한편, 광섬유는, 도 4의 (b) 또는 (c)와 같이, 말단부를 향해 가늘어지는 테이퍼 형상일 수 있으며, 그 말단부는 광섬유의 말단부의 적어도 일부가 나노 피펫의 말단부의 내부로 삽입될 수 있는 정도의 직경(D)을 가질 수 있다.
다음으로, 광섬유의 말단부와 나노 피펫의 말단부를 서로 바라도록, 예를 들면, 광섬유는 하방에서 그의 말단부가 상방을 향하도록 그리고 나노 피펫은 상방에서 그의 말단부가 하방을 향하도록 배치하고, 광섬유의 말단부와 나노 피펫의 말단부가 X-Y 평면상의 동일한 하나의 X-Y 좌표값에 위치하도록 정렬시킨다(S20). 이로써, 광섬유와 나노 피펫은, 그들의 말단부가 서로 바라보는 상태로 수직 상하에 각각 위치하게 된다.
이어서, 나노 피펫에 나노선 물질 용액을 충전한다(S30). 예를 들면, 광섬유에 대해 정렬완료된 상태에 있는 상기 나노 피펫에 나노선 물질 용액을 충전하거나, 나노 피펫을 상기 정렬된 위치로부터 이탈시킨 후에 나노 피펫에 나노선 물질 용액을 충전할 수도 있다.
한편, 나노 피펫에 나노선 물질 용액이 충전된 후에는, 나노 피펫의 말단부에 있는 나노선 물질 용액이 광섬유의 말단부에 접촉할 때까지 및/또는 나노 피펫의 말단부에 광섬유의 말단부의 일부가 삽입될 때까지, 상기 나노 피펫을 광섬유를 향하여 이동시킨다(S40). 상기 이동은, 나노 피펫을 상기 X-Y 평면의 Z축을 따라 하강시키는 것을 포함할 수 있다.
마지막 단계로, 나노 피펫의 말단부를 광섬유의 말단부로부터 멀어지게 이동시킴으로써 나노선을 형성한다(S50). 특히, 광섬유의 말단부에 나노선 물질 용액이 접촉하게 된 후에 나노 피펫을 상기 X-Y 평면의 Z축을 따라 상승시킬 수 있다. 이때, 토출되는 나노선 물질 용액이 끊어지거나 직경이 변하지 않는 정도로 상승 속도를 유지하는 것이 바람직하다. 이때, 나노 피펫의 상승 속도를 제어함으로써, 형성되는 나노선의 직경을 제어할 수도 있다. 다른 실시예에서, 나노선의 형상 및 연장되는 방향을 제어하기 위해 나노 피펫을 원하는 방향으로 이동시킬 수 있을 것이다.
이렇게 광섬유의 말단부가 나노 피펫의 말단부에 삽입되어 나노선 물질 용액에 접촉한 상태에서, 나노 피펫을 상승시키면, 나노선 물질 용액이 광섬유의 말단부에 연결된 상태에서 연장되게 되고, 나노선 물질 용액의 용매가 증발하면서 나노 피펫의 말단부의 내경과 실질적으로 동일한 직경의 나노선이 형성된다.
본 발명에서, 나노선 물질 용액은, 나노선 물질과 용매로 구성된다. 나노선 물질로는, 대부분의 유기물이 포함될 수 있다. 특히, Polystyrene, Poly(lactic acid) (PLA), Poly(carprolacton) (PCA), PEDOT:PSS, Polystyrene-co-maleic acid, Poly(methyl methacrylate), Polycarbonate, Polyurethane, Polyvinylpyrrolidone (PVP), Polyvinylidene Fluoride (PVDF)로 이루어진 군에서 선택된 소수성 고분자, 또는, Poly(acrylic acid) (PAA), Polyacrylamide (PAM), Polystyrene, sulfonate (PSS), Poly(vinyl alcohol) (PVA), Alginate, Dextran으로 이루어진 군에서 선택된 친수성 고분자 등이 사용될 수 있다. 또한, 유기 전도성 고분자(π-콘쥬게이티드폴리머)도 사용될 수 있는데, 이는 화학적 도핑을 통해 전기적, 광학적 특성을 자유롭게 조절할 수 있는 특성이 있다. 한편, 나노선 물질 용액의 용매는, 증발이 잘 되는 물질이 사용될 수 있는데, 예를 들어 DI water, DMSO, DMF, Toluene, Xylene, THF, EtOH, Chloroform 등을 포함할 수 있다.
따라서, 나노선 물질 용액은, 충전 중에 공기 중에 노출됨으로써 또는 나노 피펫의 말단부를 통해 공기와 접촉함으로 급속하게 경화될 수 있으므로, 나노선 제조 작업은 신속하게 이루어질 필요가 있다. 따라서, 본 실시예에서는, 아직 나노선 물질이 충전되지 않은 빈 나노 피펫을 사용하여 광섬유와 정렬시킨 후, 정렬된 위치로부터 빈 나노 피펫을 이탈시켜 나노선 물질 용액을 충전하고, 충전된 나노 피펫을 다시 정렬된 위치로 복귀시켜 나노선을 형성하는 방법을 사용한다. 이로써, 나노 피펫에 충전된 나노선 물질 용액이, 정렬 단계를 수행하는 동안에 휘발/증발되어 손실되거나, 나노 피펫으로부터 토출되기 전에 미리 경화되어 광섬유의 말단부와의 접착 성능 및 광결합 효율이 저하되는 것을 방지할 수 있게 된다.
한편, 다른 실시예에서, 상기한 바와 같이, 나노 피펫뿐만 아니라, 광섬유도 함께, 또는 광섬유만, 상승 및 하강/이동시켜 나노선을 제조하는 방법도 고려될 수 있다.
본 발명의 또 하나의 실시예에서는, 단계(S20)와 단계(S30)를 서로 바꾸어 진행할 수도 있다. 즉, 본 실시예에 따르면, 나노선 제조 방법은, 말단부를 갖는 광섬유를 준비하는 단계와; 상기 광섬유의 말단부의 적어도 일부가 삽입될 수 있는 내경의 말단부를 갖는 나노 피펫을 준비하는 단계와; 상기 나노 피펫에 나노선 물질 용액을 충전하는 단계와, 상기 광섬유의 말단부와 상기 나노 피펫의 말단부를 X-Y 평면상의 하나의 X-Y 좌표값에 정렬시키는 단계와; 상기 나노 피펫의 말단부에 상기 나노선 물질 용액이 적어도 접촉될 때까지, 상기 나노 피펫을 하강시키는 단계와; 상기 나노 피펫의 말단부를 상기 광섬유의 말단부로부터 멀어지게 이동시켜 나노선을 형성하는 단계를 포함한다. 특히, 나노 피펫을 하강시킬 때, 나노 피펫의 말단부의 내부로 광섬유의 말단부의 적어도 일부가 삽입될 수 있다.
그 외의 구체적인 부분은, 도 5를 참조하여 설명한 절차들과 유사하므로, 상술한 설명을 참조하여 이해할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 나노선 제조 방법에서 나노 피펫과 광섬유의 접촉 방식을 모식적으로 보여주는 도면이다. 도 6의 (a)는 나노 피펫(10)의 내부에 나노선 물질 용액이 충전된 상태이고, 그 하방에 나노선이 형성될 광섬유(20)가 위치한 상태를 보여준다.
도 6의 (b)는 테이퍼 형상인 광섬유의 말단부(25)가 나노 피펫의 말단부(15)의 내부로 일부 삽입되어, 광섬유의 말단부(25)에 나노 피펫 내부의 나노선 물질 용액이 접촉하고 있는 상태를 보여준다. 이렇게 나노 피펫(10)에 삽입된 광섬유의 말단부(25)에 나노선 물질 용액이 접촉하게 된 상태에서 나노 피펫(10)을 상승시키면(및/또는, 광섬유(20)를 하강시키면), 나노선이 광섬유의 말단부(25)로부터 성장된다.
상술한 바와 같은 본 발명의 나노선 제조 방법에서는, 광섬유의 길이방향 축과 나노 피펫의 길이방향 축을 동축에 정렬시키는 과정이 생략된다. 반면에, 본 발명의 나노선 제조 방법에서의 정렬 단계는, 광섬유의 말단부의 특정 지점과 나노 피펫의 말단부의 특정 지점을 동일 X-Y 좌표값으로 정렬시키는 것만으로 충분하다. 이러한 본 발명의 정렬 방식은, 광섬유의 축과 나노 피펫의 축 각각을 식별하는 절차, 식별된 각 축을 수직축에 일치시키기 위해서 광섬유와 나노 피펫 각각을 회전시키는 절차를 간략화하거나 완전히 제거할 수 있게 된다.
또한, 본 발명에 따른 나노선 제조 방법은, 나노 피펫의 축과 광섬유의 축이 서로 동축으로 정렬되지 않더라도 광섬유와 나노선의 연결점에서 광결합 효율이 매우 높다. 따라서, 광섬유와 나노선의 동축 정렬, 즉, 광섬유와 나노 피펫의 동축 정렬의 필요성을 줄일 수 있다. 이것은, 제조할 나노선의 직경과 실질적으로 동일한 내경을 갖는 나노 피펫을 사용함으로써 및 광섬유의 말단부를 나노 피펫의 말단부 내로 삽입하여 연결점을 형성함으로써 얻어지는, 바람직한 효과이다.
또한, 본 발명에 따른 나노선 제조 방법은, 나노 피펫의 말단부의 내경과 거의 동일한 직경의 나노선을 형성하게 되므로, 나노 피펫의 수직 상승 속도 및 제조 환경에 대한 제약이 적다.
도 7은 본 발명에 따른 나노선 제조 방법을 실행하는 나노선 제조 장치의 구성을 간략하게 설명하기 위한 블록도이다. 상술한 바와 같은 본 발명에 따른 나노 피펫을 사용한 나노선 제조 방법을 구현하도록 구성된 나노선 제조 장치는, 고정 수단, 파지 수단, 정렬 수단, 및 수직 이송 수단을 포함할 수 있다. 또한, 충전 수단이 추가될 수 있다.
고정 수단(120)은, 예를 들면, 나노선 제조 장치의 프레임에, 광섬유(20)를 고정시킨다. 이때, 고정 수단(120)은 광섬유를 말단부(25)가 상방을 향하도록 파지할 수 있다. 한편, 고정 수단(120)은 광섬유의 말단부(25)가 X-Y 평면상의 특정 X-Y 좌표값에 위치하도록 상기 광섬유(20)를 고정시킬 수 있다. 하지만, 필요에 따라서, 고정 수단(120)은 광섬유의 말단부(25)의 위치를 어느 정도 이동시킬 수 있도록 구현될 수도 있다.
파지 수단(110)은, 나노 피펫(10)을 파지하여 고정시킨다. 이때, 파지 수단(110)은, 나노 피펫을 말단부(15)가 하방을 향하도록 파지할 수 있다.
정렬 수단(130)은, 파지 수단(110)을 임의의 방향으로 이동시켜, 나노 피펫의 말단부(15)를 상기 X-Y 평면상의 상기 X-Y 좌표값에 위치시킨다. 이로써, 광섬유의 말단부(25)와 나노 피펫의 말단부(15)가 하나의 동일한 X-Y 좌표값에 정렬된다.
충전 수단(150)은, 나노 피펫(10)에 나노선 물질 용액을 충전시킬 수 있다. 예를 들면, 충전 수단(150)은, 나노 피펫과 광섬유와의 정렬 단계가 수행된 이후에, 파지 수단(110)으로부터 나노 피펫(10)을 분리하고, 분리된 나노 피펫(10)에 나노선 물질 용액을 충전하고, 용액이 충전된 나노 피펫(10)을 파지 수단(110)에 다시 파지시키는 기능을 수행하도록 구현될 수 있다. 또는, 충전 수단(150)은, 나노 피펫이 광섬유와 정렬되기 전에, 나노 피펫에 나노선 물질 용액을 미리 충전할 수도 있다.
수직 이송 수단(140)은, 나노선 물질 용액이 충전된 나노 피펫(10)을 수직으로 즉, Z축을 따라 하강시킨다. 이때, 광섬유의 말단부(25)에 나노선 물질 용액이 접촉할 때까지 또는 나노 피펫의 말단부(15)에 광섬유의 말단부(25)의 일부가 삽입될 때까지, 나노 피펫(10)이 하강될 수 있다. 이어서, 수직 이송 수단(140)은, 나노 피펫(10)을 광섬유(20)로부터 멀어지는 방향으로, 특히 Z축을 따라 상승시키거나 임의의 방향으로 이동시킴으로써 나노선을 형성한다.
다음으로, 도 8을 참조하여, 본 발명의 나노선 제조 방법에서 나노 피펫과 광섬유를 정렬하는 방법을 설명한다. 도 8의 (a)는 위에 있는 나노 피펫과 아래에 있는 광섬유 각각의 말단부가 서로 다른 X-Y 좌표값을 갖는 상태로서, 아직 정렬되기 전의 상태를 보여준다. 도 8의 (b)는 광섬유의 말단부와 나노 피펫의 말단부가 서로 동일한 X-Y 좌표값을 갖도록 정렬된 후에 나노 피펫이 하강한 상태로서, 나노 피펫의 말단부에 광섬유의 말단부의 일부가 삽입된 상태를 보여준다. 도 8의 (c)는 나노 피펫을 광섬유로부터 멀어지게 이동시킴으로써 광섬유의 말단부에서 나노선이 성장하는 것을 보여준다.
도 9는, 나노선을 제조하는 실제 과정을 보여주는 도면이다. 좌측으로부터, 광섬유의 말단부와 나노 피펫의 말단부를 서로 동일 X-Y 좌표값으로 정렬시킨 상태(positioning)와, 광섬유의 말단부를 나노 피펫의 말단부 내로 일부 삽입한 상태(contact)와, 나노 피펫을 상승시켜 나노선을 형성하는 상태(pulling)와, 광섬유의 말단부에 나노선이 형성되어 나노 피펫을 제거한 상태(pipette removal)를 볼 수 있다.
도 10은 본 발명에 따라 제조된 나노선, 특히 광섬유의 축과 나노 피펫의 축이 동축 정렬되지 않은 상태에서 제조된 나노선의 연결점의 형태 및 상기 연결점에서의 광손실을 보여주는 도면이다. 본 발명에 따라 제조된 나노선은, 광섬유의 축과 나노 피펫의 축이 동축 정렬되지 않았더라도, 도 10의 좌측에 도시된 바와 같이, 광섬유와 나노선의 연결점이 매우 매끄러운 형상을 나타낸다. 이로써, 도 10의 우측에 도시된 광루미니센스(PL) 현미경 이미지에서 볼 수 있는 바와 같이, 연결점(정션)에서 광산란이 거의 일어나지 않는다(노란색 점선 원에서 광산란이 거의 보이지 않음).
이는 본 발명에 따른 나노선 제조 방법으로 형성된 나노선은 광결합 효율이 매우 높음을 의미한다. 이것은, 동축 정렬이 어긋난 경우에 나노선의 연결점에서 광산란이 크게 발생했던 종래의 방법과 대비된다(도 3의 (b) 참조).
도 11 및 12는, 본 발명의 일 실시예에 따른 나노선 제조 방법에서 나노 피펫의 축과 광섬유의 축이 동축 정렬된 경우와 상기 축들이 동축 정렬되지 않은 경우에 형성된 각각의 나노선의 광산란을 보여주는 도면이다. 본 발명의 제조 방법에 의하여 나노선을 제조할 때, 나노 피펫의 축과 광섬유의 축을 동축 정렬시킴으로써 나노선의 축이 광섬유의 축과 거의 일치한 상태로 나노선이 성장된 경우(도 12의 (a) 및 도 13의 (a) 참조)에는, 나노선과 광섬유의 연결점에서 광산란이 거의 일어나지 않고 있음을 알 수 있다.
한편, 본 발명의 제조 방법에 의하여 나노선을 제조할 때, 나노 피펫의 축과 광섬유의 축을 동축 정렬시키지 않고 단지 나노 피펫의 말단부와 광섬유의 말단부만을 동일 X-Y 좌표값으로 정렬시킨 후 나노선을 제조함으로써, 나노선의 축이 광섬유의 축과 일치하지 않게 성장된 경우(도 12의 (b) 및 도 13의 (b) 참조)에도, 여전히 나노선과 광섬유의 연결점에서 광산란이 거의 일어나지 않고 있음을 확인할 수 있다.
본 발명에 따른 나노선 제조 방법은 제조되는 나노선의 직경(dNP)을 조절하기가 용이하다. 즉, 본 발명에 따르면, 나노선은, 나노선 물질의 종류나 나노선 성장시의 주변 환경(예를 들면, 피펫의 온도, 나노선 물질이 노출되는 주변의 온도 및/또는 습도, 나노선 물질에 입사하는 광 등)에 영향을 받지 않으며, 단지 나노 피펫의 말단부의 내경(dNP)과 실질적으로 동일한 직경으로 제조된다(dNW≒dNP).
나노 피펫은 풀러로 제작될 수 있는데, 이 경우 나노 피펫의 말단부의 직경을 조절하는 것은 풀러의 특성을 조절함에 따라 용이하게 이루어질 수 있다.
도 13은 나노 피펫의 말단부의 외경과 이러한 나노 피펫을 사용하여 제조된 나노선의 직경의 관계를 보여주는 SEM 사진이다. 나노 피펫의 말단부의 내경은 나노 피펫의 말단부의 외부 형태(외경)를 조절함으로써 조절될 수 있다. 따라서, 나노선의 직경은 실제적으로는 나노 피펫의 외경을 조절함으로써 조절될 수 있다.
도 13의 (a)는 외경이 360nm로 측정되는 나노 피펫의 말단부를 보여준다. 도 13의 (c)는 (a)의 나노 피펫(즉, 말단부의 외경이 360nm인 나노 피펫)을 사용하여 제조된 나노선의 직경이 350nm로 측정됨을 보여준다.
또한, 도 13의 (b)는 말단부의 외경이 835nm로 측정되는 나노 피펫을 보여준다. 도 13의 (d)는 (b)의 나노 피펫을 사용하여 제조된 나노선의 직경이 830nm으로 측정됨을 보여준다.
이처럼, 본 발명에 따르면, 나노 피펫의 외경(더욱 정확하게는, 내경)을 조절함으로써 원하는 직경의 나노선을 제조할 수 있음을 확인할 수 있다.
그 밖에 상기 방법에서는, 주어진 임의의 직경의 나노 피펫을 사용하되, 단지 나노 피펫의 상승 속도를 증가시킴으로써 나노선의 직경을 나노 피펫의 말단부의 내경보다 감소(dNW
Figure 112020009536481-pat00001
dNP)시키는 것도 가능하다.
본 발명에 따라 제조된 나노선은 광섬유와의 광결합 효율이 90% 이상이다. 따라서, 이렇게 제조된 나노선은, 광섬유에서 나노선 방향으로 광을 송신하거나 나노선에서 광섬유 방향으로 광을 수신하는 광배선에 사용되기에 적합하다. 또한, 광섬유에서 나노선 방향으로 광을 송신한 후, 송신한 광의 반사광 또는 송신한 광에 의해 발생한 광을 다시 수신하는 광센서에 사용될 수 있다.
광결합 효율은 나노선 끝에서의 광학 전력과 나노선이 형성되지 않은 동일 조건의 광섬유의 끝에서의 광학 전력의 비율로서 정의된다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 나노선의 광결합 효율을 보여주는 그래프이다. 여기서, 입력 레이저 전력의 함수로서 광결합 효율을 산출할 수 있다. 본 발명에 따라 형성된 나노선의 끝에서 측정된 광학 전력은 녹색 점(가장 낮은 위치)으로 표시되었다. 나노선이 형성되지 않은 광섬유(말단부가 테이퍼드된 광섬유)의 끝에서 측정된 광학 전력은 파란색 점(중간 위치)으로 표시되었다. 이들에 의해 산출되는 광결합 효율은 빨간색 점(가장 높은 위치)으로 표시되었다. 이에 의하면, 본 발명에 따라 제조된 나노선의 광결합 효율은 입력 레이저의 전체 전력에 대해 92% 이상의 광결합 효율을 갖는 것으로 확인된다. 이러한 높은 광결합 효율은 나노선이 광배선으로서 활용되기에 충분함을 증명한다.
한편, 추가의 실시예에서, 본 발명에 따른 나노선 제조 방법에 의해 제조된 나노선은 세포(단일 세포뿐만 아니라, 조직(tissue) 및/또는 혈액을 포함함) 내 약물 전달용으로 활용될 수 있다. 이 경우, 나노선 물질 용액에 약물을 혼합하여 나노선을 형성한다. 여기서, 상기 나노선 물질 또는 약물은 특정의 광에 반응하도록 설계될 수 있다. 이로써, 광섬유를 통해 상기 특정의 광이 입사되면, 나노선 물질 또는 약물이 반응하여, 상기 약물이 세포 내로 확산될 수 있다. 또는, 상기 나노선 물질 또는 약물이 세포 내의 특정 물질과 반응하도록 설계될 수도 있다. 이 경우, 나노선이 세포 내로 삽입되면, 상기 세포 내의 특정 물질에 의해 나노선으로부터 약물이 용출되어 확산될 수 있다.
이상에서 설명된 본 발명의 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 보여준 것에 불과하며, 본 발명의 보호 범위는 이하 특허청구범위에 의하여 해석되어야 마땅할 것이다. 또한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것인 바, 본 발명과 균등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다

Claims (14)

  1. (a) 말단부를 갖는 광섬유를 준비하는 단계;
    (b) 상기 광섬유의 말단부의 직경과 실질적으로 동일하고 또한 상기 광섬유의 말단부의 일부가 삽입될 수 있는 내경의 말단부를 갖는 나노 피펫을 준비하는 단계;
    (c) 상기 광섬유의 말단부와 파지 수단에 의해 파지된 상기 나노 피펫의 말단부를, 상기 말단부들이 서로를 바라보는 상태로 수직 상하에 각각 위치하도록, X-Y 평면상의 하나의 X-Y 좌표값에 정렬시키는 단계;
    (d) 상기 광섬유의 말단부와 정렬된 상기 나노 피펫에 나노선 물질 용액을 충전하는 단계;
    (e) 상기 광섬유의 말단부의 적어도 일부가 상기 나노 피펫의 말단부 내로 삽입될 때까지 상기 나노 피펫을 하강시켜서, 상기 광섬유의 말단부에 상기 나노선 물질 용액을 접촉시키는 단계; 및
    (f) 상기 나노 피펫을 상기 광섬유의 말단부로부터 멀어지게 이동시키는 단계 - 이 단계 동안에 상기 광섬유의 말단부로부터 연장되는 상기 나노선 물질 용액의 용매가 증발되어 상기 나노 피펫의 말단부의 내경과 실질적으로 동일한 직경의 나노선이 형성됨 - 를 포함하는, 나노 피펫을 이용한 나노선 제조 방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 (e) 단계에서 상기 나노 피펫을 하강시키는 것은, 상기 X-Y 평면의 Z축을 따라 이동시키는 것인, 나노 피펫을 이용한 나노선 제조 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 (f) 단계에서 상기 나노 피펫을 상기 광섬유의 말단부로부터 멀어지게 이동시키는 것은, 상기 X-Y 평면의 Z축 방향을 포함하여 임의의 방향으로 이동시키는 것인, 나노 피펫을 이용한 나노선 제조 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 (d) 단계는,
    상기 파지 수단으로부터 상기 나노 피펫을 분리하고,
    상기 분리된 나노 피펫에 나노선 물질 용액을 충전하고,
    상기 충전된 나노 피펫을 상기 파지 수단에 다시 파지시키는 것을 포함하는, 나노 피펫을 이용한 나노선 제조 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 광섬유의 몸통부의 직경은, 상기 나노 피펫의 말단부의 내경보다 크고,
    상기 광섬유는, 상기 광섬유의 말단부의 일부가 상기 나노 피펫의 말단부의 내부로 삽입될 수 있을 정도의 직경까지 가늘어지는, 테이퍼 형상으로 이루어진 것을 특징으로 하는, 나노 피펫을 이용한 나노선 제조 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 나노선 물질 용액은, Polystyrene, Poly(lactic acid) (PLA), Poly(carprolacton) (PCA), PEDOT:PSS, Polystyrene-co-maleic acid, Poly(methyl methacrylate), Polycarbonate, Polyurethane, Polyvinylpyrrolidone (PVP), Polyvinylidene Fluoride (PVDF)로 이루어진 군에서 선택된 소수성 고분자, Poly(acrylic acid) (PAA), Polyacrylamide (PAM), Polystyrene, sulfonate (PSS), Poly(vinyl alcohol) (PVA), Alginate, Glucose, Dextran으로 이루어진 군에서 선택된 친수성 고분자 및 유기 전도성 고분자(π-콘쥬게이티드폴리머) 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는, 나노 피펫을 이용한 나노선 제조 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 나노선 물질 용액은, 소정의 세포, 조직 또는 혈액 내에서 약리 효과를 나타내는 약물을 더 포함하고,
    상기 나노선 물질 용액에 의해 형성된 상기 나노선이 상기 세포, 조직 또는 혈액 내로 삽입되면, 상기 광섬유에 입사하는 소정의 광에 의하여 또는 상기 세포, 조직 또는 혈액 내의 특정 물질에 의하여, 상기 약물이 상기 나노선으로부터 상기 세포, 조직 또는 혈액 내로 확산되는 것을 특징으로 하는, 나노 피펫을 이용한 나노선 제조 방법.
  9. 제1항, 제3항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 나노선 제조 방법 의해 제조된, 나노선.
  10. (a) 말단부를 갖는 광섬유를 고정시키는 고정 수단;
    (b) 상기 광섬유의 말단부의 직경과 실질적으로 동일하고 또한 상기 광섬유의 말단부의 일부가 삽입될 수 있는 내경의 말단부를 갖는 나노 피펫을 파지하는 파지 수단;
    (c) 상기 광섬유의 말단부와 상기 파지 수단에 의해 파지된 상기 나노 피펫의 말단부를, 상기 말단부들이 서로를 바라보는 상태로 수직 상하에 각각 위치하도록, X-Y 평면상의 하나의 X-Y 좌표값에 정렬시키는 정렬 수단;
    (d) 상기 나노 피펫에 나노선 물질 용액을 충전하는 충전 수단; 및
    (e) 상기 광섬유의 말단부의 적어도 일부가 상기 나노 피펫의 말단부 내로 삽입될 때까지 상기 나노선 물질 용액이 충전된 상기 나노 피펫을 하강시켜서, 상기 광섬유의 말단부에 상기 나노선 물질 용액을 접촉시키고, 이어서, 나노 피펫을 상기 광섬유의 말단부로부터 멀어지게 이동시킴으로써, 상기 광섬유의 말단부로부터 연장되는 상기 나노선 물질 용액의 용매가 증발되어 상기 나노 피펫의 말단부의 내경과 실질적으로 동일한 직경의 나노선을 제조하는 수직 이송 수단;을 포함하는, 나노 피펫을 이용한 나노선 제조 장치.
  11. 삭제
  12. 제10항에 있어서,
    상기 충전 수단은,
    상기 파지 수단으로부터 상기 나노 피펫을 분리하고,
    상기 분리된 나노 피펫에 나노선 물질 용액을 충전하고,
    상기 충전된 나노 피펫을 상기 파지 수단에 다시 파지시키는 기능을 수행하는 것을 특징으로 하는, 나노 피펫을 이용한 나노선 제조 장치.
  13. (a) 말단부를 갖는 광섬유를 준비하는 단계;
    (b) 상기 광섬유의 말단부의 직경과 실질적으로 동일하고 또한 상기 광섬유의 말단부의 일부가 삽입될 수 있는 내경의 말단부를 갖는 나노 피펫을 준비하는 단계;
    (c) 상기 나노 피펫에 나노선 물질 용액을 충전하는 단계;
    (d) 상기 광섬유의 말단부와 상기 나노 피펫의 말단부를, 상기 말단부들이 서로를 바라보는 상태로 수직 상하에 각각 위치하도록, X-Y 평면상의 하나의 X-Y 좌표값에 정렬시키는 단계;
    (e) 상기 광섬유의 말단부의 적어도 일부가 상기 나노 피펫의 말단부 내로 삽입될 때까지 상기 나노 피펫을 하강시켜서 상기 광섬유의 말단부에 상기 나노선 물질 용액을 접촉시키는 단계; 및
    (f) 상기 나노 피펫을 상기 광섬유의 말단부로부터 멀어지게 이동시키는 단계 - 이 단계 동안에 상기 광섬유의 말단부로부터 연장되는 상기 나노선 물질 용액의 용매가 증발되어 상기 나노 피펫의 말단부의 내경과 실질적으로 동일한 직경의 나노선이 형성됨 - 를 포함하는, 나노 피펫을 이용한 나노선 제조 방법.
  14. 삭제
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