KR102257770B1 - Paper-based substrate for spectroscopic analysis and manufacturing method thereof - Google Patents

Paper-based substrate for spectroscopic analysis and manufacturing method thereof Download PDF

Info

Publication number
KR102257770B1
KR102257770B1 KR1020190095463A KR20190095463A KR102257770B1 KR 102257770 B1 KR102257770 B1 KR 102257770B1 KR 1020190095463 A KR1020190095463 A KR 1020190095463A KR 20190095463 A KR20190095463 A KR 20190095463A KR 102257770 B1 KR102257770 B1 KR 102257770B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
paper
substrate
metal
spectroscopic analysis
catechol
Prior art date
Application number
KR1020190095463A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20210018606A (en
Inventor
정호상
김동호
박성규
Original Assignee
한국재료연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국재료연구원 filed Critical 한국재료연구원
Priority to KR1020190095463A priority Critical patent/KR102257770B1/en
Publication of KR20210018606A publication Critical patent/KR20210018606A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102257770B1 publication Critical patent/KR102257770B1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/65Raman scattering
    • G01N21/658Raman scattering enhancement Raman, e.g. surface plasmons
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/28Investigating the spectrum
    • G01J3/44Raman spectrometry; Scattering spectrometry ; Fluorescence spectrometry
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/50Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
    • G01N33/52Use of compounds or compositions for colorimetric, spectrophotometric or fluorometric investigation, e.g. use of reagent paper and including single- and multilayer analytical elements
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82YSPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y15/00Nanotechnology for interacting, sensing or actuating, e.g. quantum dots as markers in protein assays or molecular motors
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82YSPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y30/00Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Urology & Nephrology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Cell Biology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)

Abstract

본 발명은 종이기반 베이스 부재; 상기 종이기반 베이스 부재 상에 형성된 카테콜 작용기를 함유하는 물질을 포함하는 결합코팅층; 및 상기 결합코팅층 상에 상기 카테콜 작용기에 결합되어 형성된 금속 함유 나노구조체;를 포함하는, 종이기반 분광분석용 기판 및 이의 제조방법에 관한 것이다. 상기한 구성의 종이기반 분광분석용 기판에 의하면, 환원제 없이 금속 함유 나노구조체가 직접 성장된 것으로 분광분석용으로 이용시 민감도 및 신호균일성이 우수하다.The present invention is a paper-based base member; A bonding coating layer comprising a material containing a catechol functional group formed on the paper-based base member; And a metal-containing nanostructure formed by being bonded to the catechol functional group on the bonding coating layer. It relates to a paper-based substrate for spectroscopic analysis and a method of manufacturing the same. According to the paper-based spectroscopic analysis substrate having the above configuration, a metal-containing nanostructure is directly grown without a reducing agent and has excellent sensitivity and signal uniformity when used for spectroscopic analysis.

Description

종이기반 분광분석용 기판 및 이의 제조방법{Paper-based substrate for spectroscopic analysis and manufacturing method thereof}TECHNICAL FIELD [Paper-based substrate for spectroscopic analysis and manufacturing method thereof]

본 발명은 종이기반 분광분석용 기판 및 이의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a paper-based substrate for spectroscopic analysis and a method of manufacturing the same.

라만 산란(Raman scattering)은 입사되는 빛의 에너지가 변하는 비탄성 산란으로 빛을 특정 분자체에 가하면 분자체 고유의 진동 전이에 의해 조사된 빛과는 파장이 약간 다른 빛이 발생하는 현상을 일컫는다.Raman scattering is inelastic scattering in which the energy of incident light changes. When light is applied to a specific molecular sieve, it is a phenomenon in which light with a slightly different wavelength from the irradiated light is generated due to the inherent vibrational transition of the molecular sieve.

실제 거의 모든 유기 분자들은 고유의 라만 시프트(Raman shift)를 가지고 있어, 라만 산란을 이용한 라만 분광법에 의하면 분자의 유도 편극률 변화가 있는 비극성 분자의 경우에도 신호를 얻을 수 있다. 또한, 라만 분광법은 물 분자에 의한 간섭의 영향을 받지 않으므로, 단백질, 유전자 등의 생체분자(biomolecules)의 검출에 더욱 적합하다. In fact, almost all organic molecules have their own Raman shift, and according to Raman spectroscopy using Raman scattering, a signal can be obtained even in the case of a nonpolar molecule with a change in the induced polarization of the molecule. In addition, since Raman spectroscopy is not affected by interference by water molecules, it is more suitable for the detection of biomolecules such as proteins and genes.

라만 방출 스펙트럼의 파장은 샘플 내의 광 흡수 분자의 화학 조성 및 구조 특성을 나타내므로, 이러한 라만 신호를 분석하면 분석 대상 물질을 직접적으로 분석할 수 있다.Since the wavelength of the Raman emission spectrum indicates the chemical composition and structural characteristics of the light absorbing molecule in the sample, analyzing such a Raman signal can directly analyze the material to be analyzed.

본원의 배경기술로 대한민국 특허 제10-1867670호(특허문헌 1)에 연속적인 화학적 반응법을 이용한 종이기반 표면증강라만산란 기재의 제조방법이 기재되어 있다. 그러나 상기 특허에서는 금속전구체를 환원시키기 위해 환원제를 사용하고, 이에 따라 전구체 흡착 단계, 전구체 세척단계, 환원제 용액으로의 담지 단계, 및 환원제 용액 세척 단계 등 공정이 복잡하고 상기 공정을 수회 반복 수행하는 등으로 공정 제어가 용이하지 않고 생산단계가 높아지는 문제점이 있다.As a background technology of the present application, Korean Patent No. 10-1867670 (Patent Document 1) describes a method of manufacturing a paper-based surface-enhanced Raman scattering substrate using a continuous chemical reaction method. However, in the above patent, a reducing agent is used to reduce the metal precursor, and accordingly, processes such as a precursor adsorption step, a precursor washing step, a loading step with a reducing agent solution, and a reducing agent solution washing step are complicated, and the process is repeated several times. As a result, process control is not easy and production steps are increased.

특허문헌 1: 대한민국 특허 제10-1867670호Patent Document 1: Korean Patent No. 10-1867670

본 발명의 목적은 환원제 없이 금속 함유 나노입자가 직접 성장된 민감도 및 신호균일성이 우수한 종이기반 분광분석용 기판을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a paper-based substrate for spectroscopic analysis having excellent sensitivity and signal uniformity in which metal-containing nanoparticles are directly grown without a reducing agent.

본 발명의 다른 목적은 휴대용 라만 분광기를 이용하여 현장에서 비-표식 분석물질의 종류를 확인하고 정량분석을 할 수 있는 종이기반 분광분석용 기판을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a paper-based substrate for spectroscopic analysis capable of identifying and quantitative analysis of non-labeled analytes in the field using a portable Raman spectroscopy.

본 발명의 또 다른 목적은 환원제 없이 금속 함유 나노입자를 직접 성장시켜 단순한 공정으로 효율적으로 민감도 및 신호균일성이 우수한 종이기반 분광분석용 기판을 제조할 수 있는 종이기반 분광분석용 기판의 제조방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a method of manufacturing a paper-based spectral analysis substrate capable of efficiently producing a paper-based spectral analysis substrate having excellent sensitivity and signal uniformity through a simple process by directly growing metal-containing nanoparticles without a reducing agent. It is to do.

본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 상세한 설명의 기재로부터 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The object of the present invention is not limited to the above-mentioned objects, and other objects that are not mentioned will be clearly understood from the description of the detailed description.

일 측면에 의하면, 종이기반 베이스 부재; 상기 종이기반 베이스 부재 상에 형성된 카테콜 작용기를 함유하는 물질을 포함하는 결합코팅층; 및 상기 결합코팅층 상에 상기 카테콜 작용기에 결합되어 형성된 금속 함유 나노구조체;를 포함하는, 종이기반 분광분석용 기판에 제공된다.According to one aspect, the paper-based base member; A bonding coating layer comprising a material containing a catechol functional group formed on the paper-based base member; And a metal-containing nanostructure formed by being bonded to the catechol functional group on the bonding coating layer.

일 실시예에 의하면, 상기 카테콜 작용기를 함유하는 물질은 도파민(dopamine), 노르에피네프린(norepinephrine), 폴리도파민(polydopamine), 폴리-노르에피네프린(poly-norepinephrine), PEG-카테콜(PEG-catechol), 및 PEI-카테콜(PEI-catechol)에서 선택될 수 있다.According to an embodiment, the substance containing the catechol functional group is dopamine, norepinephrine, polydopamine, poly-norepinephrine, PEG-catechol. ), and PEI-catechol.

일 실시예에 의하면, 상기 금속 함유 나노구조체의 평균 직경은 70 nm 이상일 수 있다.According to an embodiment, the average diameter of the metal-containing nanostructure may be 70 nm or more.

일 실시예에 의하면, 상기 금속 함유 나노구조체는 금속 함유 나노입자 및 금속 함유 나노와이어 중 적어도 1 이상일 수 있다.According to an embodiment, the metal-containing nanostructure may be at least one of metal-containing nanoparticles and metal-containing nanowires.

일 실시예에 의하면, 상기 금속은 Au, Ag, Al, Co, Cu, Fe, Li, Ni, Pd, Pt, Rh, Ru, 및 이의 합금 중 하나일 수 있다.According to an embodiment, the metal may be one of Au, Ag, Al, Co, Cu, Fe, Li, Ni, Pd, Pt, Rh, Ru, and alloys thereof.

일 실시예에 의하면, 본원의 종이기반 분광분석용 기판은 농약을 정량 분석할 수 있다.According to an embodiment, the substrate for paper-based spectroscopic analysis of the present application can quantitatively analyze pesticides.

일 실시예에 의하면, 상기 농약은 다이쿼트(diquat) 및 파라쿼트(paraquat) 중 적어도 1종 이상일 수 있다.According to an embodiment, the pesticide may be at least one or more of diquat and paraquat.

일 실시예에 의하면, 본원의 종이기반 분광분석용 기판은 LOD가 0.03 ㎍/㎠ 이하일 수 있다. According to an embodiment, the substrate for paper-based spectroscopic analysis of the present application may have an LOD of 0.03 μg/cm 2 or less.

일 실시예에 의하면, 본원의 종이기반 분광분석용 기판의 금속 함유 나노입자의 크기 분포가 25% 이하일 수 있다.According to an embodiment, the size distribution of the metal-containing nanoparticles of the substrate for paper-based spectroscopic analysis of the present application may be 25% or less.

다른 측면에 의하면, 광원; 표면증강 라만 분광용으로 사용하는 본원에 기재된 종이기반 분광분석용 기판; 및 라만분광을 검출하는 검출기;를 포함하는, 라만분광 장치가 제공된다.According to another aspect, a light source; The substrate for paper-based spectroscopic analysis described herein used for surface-enhanced Raman spectroscopy; And a detector for detecting Raman spectroscopy.

또 다른 측면에 의하면, 본원의 종이기반 분광분석용 기판의 제조방법으로, 종이기반 베이스 부재를 준비하는 단계; 상기 종이기반 베이스 부재 상에 카테콜 작용기를 함유하는 물질을 포함하는 결합코팅층을 형성하는 단계; 및 상기 결합코팅층 상에 상기 카테콜 작용기에 결합한 금속 함유 나노구조체를 형성하는 단계;를 포함하는, 종이기반 분광분석용 기판의 제조방법이 제공된다.According to another aspect, in the method of manufacturing a substrate for paper-based spectroscopic analysis of the present application, the step of preparing a paper-based base member; Forming a bonding coating layer containing a material containing a catechol functional group on the paper-based base member; And forming a metal-containing nanostructure bonded to the catechol functional group on the bonding coating layer.

일 실시예에 의하면, 종이기반 분광분석용 기판의 제조방법에서 상기 카테콜 작용기를 함유하는 물질은 도파민(dopamine), 노르에피네프린(norepinephrine), 폴리도파민(polydopamine), 폴리-노르에피네프린(poly-norepinephrine), PEG-카테콜(PEG-catechol), 및 PEI-카테콜(PEI-catechol)에서 선택될 수 있다.According to an embodiment, in the method of manufacturing a substrate for paper-based spectroscopic analysis, the material containing the catechol functional group is dopamine, norepinephrine, polydopamine, poly-norepinephrine. ), PEG-catechol, and PEI-catechol.

일 실시예에 의하면, 상기 결합코팅층 상에 금속 함유 나노구조체를 형성하는 단계는 카테콜 작용기에 의한 금속전구체의 환원에 의해 형성될 수 있다. According to an embodiment, the step of forming the metal-containing nanostructure on the bonding coating layer may be formed by reduction of the metal precursor by a catechol functional group.

일 실시예에 의하면, 상기 결합코팅층 상에 금속 함유 나노구조체를 형성하는 단계는 HAuCl4, NaAuCl4, 및 AgNO3 수용액 중 1종 이상으로 코팅하는 것을 포함할 수 있다.According to an embodiment, the forming of the metal-containing nanostructure on the bonding coating layer may include coating with at least one of HAuCl 4 , NaAuCl 4 , and AgNO 3 aqueous solution.

일 실시예에 의하면, 상기 결합코팅층 상에 금속 함유 나노구조체를 형성하는 단계는 pH 2-5의 범위에서 이루어질 수 있다.According to an embodiment, the step of forming the metal-containing nanostructure on the bonding coating layer may be performed in the range of pH 2-5.

일 실시예에 의하면, 본원의 종이기반 분광분석용 기판은 환원제 없이 금속 함유 나노입자가 직접 성장된 것으로 분광분석용으로 이용시 민감도 및 신호균일성이 우수하다.According to an embodiment, the substrate for paper-based spectroscopic analysis of the present application has excellent sensitivity and signal uniformity when used for spectroscopic analysis as metal-containing nanoparticles are directly grown without a reducing agent.

일 실시예에 의하면, 본원의 종이기반 분광분석용 기판은 생산단가가 낮고, 대량 생산이 가능하다.According to an embodiment, the substrate for paper-based spectroscopic analysis of the present application has a low production cost and can be mass-produced.

일 실시예에 의하면, 본원의 종이기반 분광분석용 기판은 생분해가 가능하고, 사용 및 제조가 용이하다. According to an embodiment, the substrate for paper-based spectroscopic analysis of the present application is biodegradable, and is easy to use and manufacture.

일 실시예에 의하면, 본원의 종이기반 분광분석용 기판은 유연성이 우수하고, 다양한 3차원 표면에 적용이 용이하다.According to an embodiment, the substrate for paper-based spectroscopic analysis of the present application has excellent flexibility and is easy to apply to various three-dimensional surfaces.

일 실시예에 의하면, 본원의 휴대용 라만 분광기를 이용하여 현장에서 비-표식 분석물질의 종류를 확인하고 정량분석을 할 수 있다.According to an embodiment, the type of non-labeled analyte can be identified and quantitatively analyzed in the field using the portable Raman spectrometer of the present application.

일 실시예에 의하면, 환원제 없이 금속 함유 나노입자의 직접 성장시켜 단순한 공정으로 효율적으로 민감도 및 신호균일성이 우수한 종이기반 분광분석용 기판을 효율적으로 제조할 수 있다.According to an embodiment, it is possible to efficiently manufacture a paper-based substrate for spectroscopic analysis having excellent sensitivity and signal uniformity through a simple process by directly growing metal-containing nanoparticles without a reducing agent.

도 1a는 일 실시예에 의한 종이기반 분광분석용 기판의 구조를 개략적으로 나타낸 모식도이다.
도 1b는 일 실시예에 의한 종이기반 분광분석용 기판의 제조방법을 개략적으로 나타낸 모식도이다.
도 2a는 미처리 셀룰오로즈 필터 페이퍼(Bare Cellulose Filter Paper, Bare-CFP), 폴리도파민-코팅 CFP(PD-coated CFP), 다양한 pH에서 제조된 종이기반 SERS 기판(CFP/PD/Au pH 3, CFP/PD/Au pH 5, CFP/PD/Au pH 8)의 사진이다.
도 2b는 미처리 셀룰오로즈 필터 페이퍼, 폴리도파민-코팅 CFP, 및 다양한 pH에서 제조된 종이기반 SERS 기판의 UV-Vis 반사 스펙트럼이다.
도 2c는 다양한 pH에서 제조된 종이기반 SERS 기판의 CFP 상에 형성된 금 나노입자(AuNP)의 주사전자현미경(scanning electron microscope, SEM) 이미지이다(scale bar: 200 nm, 왼쪽: pH 3, 중앙: pH 5, 오른쪽: pH 8).
도 2d는 도 2c의 AuNP의 직경 크기 분포를 나타내는 그래프이다.
도 3a는 CFP 상의 금 나노입자(AuNP)의 형성을 확인하기 위한 에너지 분산형 분광분석법(Energy dispersive X-ray spectroscopy, EDS) 분석 부위를 보여주는 SEM 이미지이다.
도 3b는 도 3a의 분석 부위의 에너지 분산형 분광분석 결과를 보여주는 그래프이다.
도 3c는 미처리 셀룰로오즈 필터 페이퍼(bare CFP)를 pH 3의 HAuCl4 용액에 침지하는 경우 셀룰로오즈 필터 페이퍼 상에 AuNP가 형성되지 않음을 보여주는 SEM 이미지이다.
도 3d는 40 nm 크기의 AuNP가 미리 형성된 용액에 폴리도파민이 코팅된 셀룰로오즈 필터 페이퍼(PD-coated CFP)를 침지하는 경우 셀룰로오즈 필터 페이퍼 상에 일부 AuNP만이 부착되는 형상을 보여주는 SEM 이미지이다.
도 4a는 102 nm의 직경 크기를 갖는 금속 함유 나노입자 간의 다양한 거리에 따라 형성되는 전자기장의 FDTD(Finite-Difference Time-Domain) 시뮬레이션 결과를 보여주는 도면이다.
도 4b는 70 nm의 직경 크기를 갖는 금속 함유 나노입자 간의 거리에 따라 형성되는 전자기장의 FDTD 시뮬레이션 결과를 보여주는 도면이다.
도 4c는 36 nm의 직경 크기를 갖는 금속 함유 나노입자 간의 거리에 따라 형성되는 전자기장의 FDTD 시뮬레이션 결과를 보여주는 도면이다.
도 4d는 금속 함유 단일 나노입자의 크기에 따른 전자기장의 FDTD 시뮬레이션 결과를 보여주는 도면이다.
도 5a는 다양한 pH의 HAuCl4 용액에서 제조된 종이기반 SERS 기판을 이용하여 측정된 동일 농도의 메틸렌 블루의 라만 신호를 보여주는 그래프이다.
도 5b는 pH 3의 HAuCl4 용액에서 제조된 종이기반 SERS 기판을 이용하여 메틸렌 블루의 검출한계(LOD)를 측정한 결과를 보여주는 그래프이다.
도 5c는 도 5b의 다양한 농도의 메틸렌 블루 농도의 검정곡선을 보여주는 그래프이다.
도 5d는 pH 3의 HAuCl4 용액에서 제조된 종이기반 SERS 기판의 메틸렌 블루에 대한 라만 신호 균일도를 보여주는 도면이다.
도 6a는 종이기반 SERS 기판을 이용하여 다이쿼트(Diquat, DQ)의 검출한계(LOD)를 측정한 결과를 보여주는 그래프이다.
도 6b는 도 6a의 다양한 농도의 DQ 농도의 검정곡선을 보여주는 그래프이다.
도 6c는 종이기반 SERS 기판의 DQ에 대한 라만 신호 균일도를 보여주는 도면이다.
도 6d는 종이기반 SERS 기판을 이용하여 파라쿼트(Paraquat, PQ)의 검출한계(LOD)를 측정한 결과를 보여주는 그래프이다.
도 6e는 도 6d의 다양한 농도의 PQ 농도의 검정곡선을 보여주는 그래프이다.
도 6f는 종이기반 SERS 기판의 PQ에 대한 라만 신호 균일도를 보여주는 도면이다.
도 7a는 종이기반 SERS 기판을 이용하여 사과 표면의 잔류된 농약을 검출하는 방법을 보여주는 개략적 모식도이다.
도 7b는 도 7a에 따라 측정된 다양한 농도로 사과에 미리 처리된 DQ의 라만 신호를 나타내는 그래프이다.
도 7c는 도 7a에 따라 측정된 다양한 농도로 사과에 미리 처리된 PQ의 라만 신호를 나타내는 그래프이다.
도 8a는 종이기반 SERS 기판의 유연성을 보여주는 사진이다.
도 8b는 종이기반 SERS 기판을 굽힘 실험(bending test)을 할 수 있는 장치에 넣고 7 mm의 굴곡반경(bending radius)으로 90 rpm, 1000회 동안 테스트하는 것을 보여주는 사진이다.
도 8c는 도 8b에 따라 종이기반 SERS 기판을 굽힘 실험 전 및 각 200회 마다 굽힘 실험한 후 메틸렌 블루의 라만 신호를 측정한 결과를 보여주는 그래프이다.
1A is a schematic diagram schematically showing the structure of a substrate for paper-based spectroscopic analysis according to an embodiment.
1B is a schematic diagram schematically showing a method of manufacturing a substrate for paper-based spectroscopic analysis according to an embodiment.
Figure 2a is an untreated cellulose filter paper (Bare Cellulose Filter Paper, Bare-CFP), polydopamine-coated CFP (PD-coated CFP), paper-based SERS substrate prepared at various pH (CFP / PD / Au pH 3, CFP/PD/Au pH 5, CFP/PD/Au pH 8).
2B is a UV-Vis reflection spectrum of untreated cellulose filter paper, polydopamine-coated CFP, and paper-based SERS substrates prepared at various pHs.
2C is a scanning electron microscope (SEM) image of gold nanoparticles (AuNP) formed on the CFP of a paper-based SERS substrate prepared at various pHs (scale bar: 200 nm, left: pH 3, center: pH 5, right: pH 8).
Figure 2d is a graph showing the diameter size distribution of the AuNP of Figure 2c.
3A is an SEM image showing an energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS) analysis site for confirming the formation of gold nanoparticles (AuNP) on CFP.
3B is a graph showing the results of an energy dispersive spectroscopic analysis of the analysis portion of FIG. 3A.
3C is an SEM image showing that AuNPs are not formed on the cellulose filter paper when the untreated cellulose filter paper (bare CFP) is immersed in a HAuCl 4 solution of pH 3.
FIG. 3D is a SEM image showing a shape in which only some AuNPs are attached on the cellulose filter paper when the polydopamine-coated cellulose filter paper (PD-coated CFP) is immersed in a 40 nm-sized AuNP preformed solution.
4A is a view showing a result of a Finite-Difference Time-Domain (FDTD) simulation of an electromagnetic field formed according to various distances between metal-containing nanoparticles having a diameter of 102 nm.
FIG. 4B is a diagram showing FDTD simulation results of an electromagnetic field formed according to the distance between metal-containing nanoparticles having a diameter of 70 nm.
FIG. 4C is a diagram showing FDTD simulation results of an electromagnetic field formed according to the distance between metal-containing nanoparticles having a diameter of 36 nm.
4D is a diagram showing the results of FDTD simulation of an electromagnetic field according to the size of a single metal-containing nanoparticle.
5A is a graph showing a Raman signal of methylene blue having the same concentration measured using a paper-based SERS substrate prepared in a HAuCl 4 solution of various pH.
5B is a graph showing the result of measuring the detection limit (LOD) of methylene blue using a paper-based SERS substrate prepared in a HAuCl 4 solution of pH 3.
5C is a graph showing a calibration curve of methylene blue concentrations of various concentrations of FIG. 5B.
5D is a diagram showing the Raman signal uniformity for methylene blue of a paper-based SERS substrate prepared in a HAuCl 4 solution at pH 3. FIG.
6A is a graph showing a result of measuring a detection limit (LOD) of a diquat (DQ) using a paper-based SERS substrate.
6B is a graph showing a calibration curve of DQ concentrations of various concentrations of FIG. 6A.
6C is a diagram showing Raman signal uniformity for DQ of a paper-based SERS substrate.
6D is a graph showing the result of measuring the detection limit (LOD) of paraquat (PQ) using a paper-based SERS substrate.
6E is a graph showing a calibration curve of PQ concentrations of various concentrations of FIG. 6D.
6F is a diagram showing Raman signal uniformity for PQ of a paper-based SERS substrate.
7A is a schematic schematic diagram showing a method of detecting residual pesticides on the surface of an apple using a paper-based SERS substrate.
7B is a graph showing a Raman signal of DQ pre-processed on apples at various concentrations measured according to FIG. 7A.
7C is a graph showing a Raman signal of PQ pre-processed on apples at various concentrations measured according to FIG. 7A.
8A is a photograph showing the flexibility of a paper-based SERS substrate.
8B is a photograph showing that a paper-based SERS substrate is put in a device capable of a bending test and tested for 1000 times at 90 rpm with a bending radius of 7 mm.
FIG. 8C is a graph showing the results of measuring the Raman signal of methylene blue before and after the bending experiment of the paper-based SERS substrate according to FIG. 8B.

본 개시의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되는 이하의 상세한 설명과 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이다. Objects, specific advantages, and novel features of the present disclosure will become more apparent from the following detailed description and embodiments in conjunction with the accompanying drawings.

이에 앞서 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니 되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 개시의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.Prior to this, terms or words used in the present specification and claims should not be interpreted in a conventional and dictionary meaning, and the inventor may appropriately define the concept of terms in order to describe his own invention in the best way. It should be interpreted as a meaning and concept consistent with the technical idea of the present disclosure based on the principle that there is.

본 명세서에서, 층, 부분, 또는 기판과 같은 구성요소가 다른 구성요소 "위에", "연결되어", 또는 "결합되어" 있는 것으로 기재되어 있는 경우, 이는 직접적으로 다른 구성요소 "위에", "연결되어", 또는 "결합되어" 있는 것일 수 있고, 또한 양 구성요소 사이에 하나 이상의 다른 구성요소를 개재하여 있을 수 있다. 대조적으로, 구성요소가 다른 구성요소 "직접적으로 위에", "직접적으로 연결되어", 또는 "직접적으로 결합되어" 있는 것으로 기재되어 있는 경우, 양 구성요소 사이에는 다른 구성요소가 개재되어 있을 수 없다.In this specification, when a component such as a layer, portion, or substrate is described as being “on”, “connected”, or “coupled” to another component, it is directly “on”, “on” the other component. It may be connected" or "coupled", and may be interposed between one or more other components. In contrast, if a component is described as being "directly over", "directly connected", or "directly coupled" of another component, no other component can be interposed between the two components. .

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 개시를 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.The terms used in this specification are used only to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present disclosure. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise.

본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.In the present specification, terms such as "comprise" or "have" are intended to designate the presence of features, numbers, steps, actions, components, parts, or combinations thereof described in the specification, but one or more other features. It is to be understood that the presence or addition of elements or numbers, steps, actions, components, parts, or combinations thereof does not preclude in advance.

본 명세서에서, 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 것이 아니다.In the present specification, when a part "includes" a certain component, it means that other components may be further included rather than excluding other components unless otherwise stated. In addition, throughout the specification, "on" means to be positioned above or below the target portion, and does not necessarily mean to be positioned above the direction of gravity.

본 개시는 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예들을 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 개시를 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 개시의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 개시를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 개시의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.Since the present disclosure may apply various transformations and may have various embodiments, specific embodiments are illustrated in the drawings and will be described in detail in the detailed description. However, this is not intended to limit the present disclosure to a specific embodiment, it is to be understood as including all conversions, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present disclosure. In describing the present disclosure, when it is determined that a detailed description of related known technologies may obscure the subject matter of the present disclosure, a detailed description thereof will be omitted.

이하, 본 개시의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described in detail with reference to the accompanying drawings, and in the description with reference to the accompanying drawings, the same or corresponding constituent elements are assigned the same reference numbers, and redundant descriptions thereof will be omitted. do.

도 1a는 일 실시예에 의한 종이기반 분광분석용 기판의 구조를 개략적으로 나타낸 모식도이고, 도 1b는 일 실시예에 의한 종이기반 분광분석용 기판의 제조방법을 개략적으로 나타낸 모식도이다.1A is a schematic diagram schematically showing the structure of a substrate for paper-based spectroscopic analysis according to an embodiment, and FIG. 1B is a schematic diagram schematically showing a method of manufacturing a substrate for paper-based spectroscopic analysis according to an embodiment.

도 1a 및 도 1b를 참조하면, 본원의 일 실시예에 의한 종이기반 분광분석용 기판(100)은 종이기반 베이스 부재(10); 상기 종이기반 베이스 부재(10) 상에 형성된 카테콜 작용기를 함유하는 물질을 포함하는 결합코팅층(20); 및 상기 결합코팅층(20) 상에 상기 카테콜 작용기에 결합되어 형성된 금속 함유 나노구조체(30);를 포함한다. 1A and 1B, a paper-based spectral analysis substrate 100 according to an embodiment of the present application includes a paper-based base member 10; A bonding coating layer 20 comprising a material containing a catechol functional group formed on the paper-based base member 10; And a metal-containing nanostructure 30 formed by being bonded to the catechol functional group on the bonding coating layer 20.

상기 종이기반 베이스 부재(10)는 저렴하고, 대량 생산이 가능하고, 생분해가능하고, 사용 및 제조가 용이하고, 흡수성이 우수하고, 유연성이 있어 다양한 표면에 용이하게 부착할 수 있는 부재가 적합하며, 특별한 제한은 없다. 이에 한정되는 것은 아니나, 상기 종이기반 베이스 부재(10)는 셀룰로오스 필터 페이퍼(Cellulose Filter Paper, CFP)가 적합할 수 있다. The paper-based base member 10 is inexpensive, capable of mass production, biodegradable, easy to use and manufacture, excellent absorbency, and is flexible, so that a member that can be easily attached to various surfaces is suitable. , There are no special restrictions. Although not limited thereto, the paper-based base member 10 may be cellulose filter paper (CFP).

상기 결합코팅층(20)을 형성하는 상기 카테콜 작용기를 함유하는 물질은 도파민(dopamine), 노르에피네프린(norepinephrine), 폴리도파민(polydopamine), 폴리-노르에피네프린(poly-norepinephrine), PEG-카테콜(PEG-catechol), 및 PEI-카테콜(PEI-catechol)에서 선택될 수 있다. Materials containing the catechol functional group forming the bonding coating layer 20 are dopamine, norepinephrine, polydopamine, poly-norepinephrine, and PEG-catechol ( PEG-catechol), and PEI-catechol.

이에 한정되는 것은 아니나, 상기 카테콜 작용기를 함유하는 물질은 도파민이 적합할 수 있다. 상기 도파민(dopamine)은 C8H11NO2의 화학식, 분자량 153.18을 가진다. L-도파의 방향족-L-아미노산탈카르복실화효소에 의한 반응에서 생성되는 최초의 카테콜아민이며, 노르에피네프린과 에피네프린의 전구체이다. 이러한 도파민을 중합시키면 폴리도파민(polydopamine, PD)이 생성되며, 상기 폴리도파민은 다양한 표면들을 그 구조, 재료와 관계없이 일정한 화학적 특성이 있도록 개질시킬 수 있는 코팅 물질로 사용할 수 있고, 접착력이 매우 우수하다. Although not limited thereto, dopamine may be suitable as the material containing the catechol functional group. The dopamine has a chemical formula of C 8 H 11 NO 2 and a molecular weight of 153.18. It is the first catecholamine produced in the reaction by the aromatic-L-amino acid decarboxylase of L-dopa, and is a precursor to norepinephrine and epinephrine. When such dopamine is polymerized, polydopamine (PD) is produced, and the polydopamine can be used as a coating material that can modify various surfaces to have certain chemical properties regardless of their structure and material, and has excellent adhesion. Do.

종래에는 종이기반 베이스 부재에 금속 함유 나노구조체를 형성시키기 위해서는 환원제를 사용하여, 이에 따라 금속 전구체 흡착 단계, 전구체 세척단계, 환원제 용액으로의 담지 단계, 및 환원제 용액 세척 단계 등 공정이 복잡하고 상기 공정을 수회 반복 수행하는 등으로 공정 제어가 용이하지 않고 생산단계가 높아지는 문제점이 있었다. 그러나, 본원에서는 카테콜 작용기를 함유하는 물질을 이용하여 결합코팅층(20)을 형성하여 이러한 문제점을 해결하였다. 즉, 금속 나노입자를 종이기반 베이스 부재 상에 성장시킬 때, 카테콜 작용기가 금속 이온을 잡는 역할과 환원제 역할을 동시에 함으로써 환원제를 따로 사용하지 않고 금속 나노입자가 종이기반 베이스 부재 상에 자발적으로 성장되게 된다.Conventionally, in order to form a metal-containing nanostructure on a paper-based base member, a reducing agent is used, and accordingly, processes such as a metal precursor adsorption step, a precursor washing step, a loading step with a reducing agent solution, and a reducing agent solution washing step are complicated and the above process. There is a problem in that the process control is not easy and the production step is increased by repeatedly performing the process several times. However, in the present application, this problem is solved by forming the bonding coating layer 20 using a material containing a catechol functional group. That is, when metal nanoparticles are grown on a paper-based base member, the catechol functional group plays a role of catching metal ions and a reducing agent at the same time, so that the metal nanoparticles spontaneously grow on the paper-based base member without using a reducing agent separately. It will be.

상기 금속 함유 나노구조체(30)는 결합코팅층(20) 상에 상기 카테콜 작용기에 결합되어 형성된 것이다. 본원에서는 금속 함유 나노구조체(30)가 카테콜 작용기에 자발적 환원에 의해 결합되어 형성된 것을 특징으로 한다. 상기 금속 함유 나노구조체(30)는 종이기반 베이스 부재(10) 상에서 상기 금속 함유 나노구조체(30) 간에 나노갭을 형성하며, 상기 나노갭이 균일하게 형성된 것이 특징이다. The metal-containing nanostructure 30 is formed by being bonded to the catechol functional group on the bonding coating layer 20. In the present application, it is characterized in that the metal-containing nanostructure 30 is bonded to the catechol functional group by spontaneous reduction. The metal-containing nanostructure 30 is characterized in that a nanogap is formed between the metal-containing nanostructures 30 on the paper-based base member 10, and the nanogap is uniformly formed.

일 실시예에 의하면, 상기 금속 함유 나노구조체(30)는 금속 함유 나노입자 및 금속 함유 나노와이어 중 적어도 1 이상일 수 있으나, 금속 함유 나노입자가 결합코팅층(20)과의 접착력 및 분포의 균일도가 우수할 수 있다. According to an embodiment, the metal-containing nanostructure 30 may be at least one of metal-containing nanoparticles and metal-containing nanowires, but the metal-containing nanoparticles have excellent adhesion and distribution uniformity with the bonding coating layer 20 can do.

상기 금속 함유 나노구조체의 평균 직경은 70 nm 이상일 수 있다. 금속 함유 나노구조체의 평균 직경은 금속 함유 나노구조체 형성시 pH에 따라 조정될 수 있으나, 금속 함유 나노구조체의 평균 직경이 70 nm 이상인 것이 라만 신호 증폭에 도움이 되고, 80 nm 이상인 것이 적합할 수 있고, 90 nm 이상인 것이 적합할 수 있고, 100 nm 이상인 것이 적합할 수 있다. 본원에서 직경은 나노구초체가 나노입자인 경우 평균 직경이고, 나노구조체가 나노와이어인 경우 나노와이어의 횡단면의 평균 직경을 의미한다.The average diameter of the metal-containing nanostructure may be 70 nm or more. The average diameter of the metal-containing nanostructure can be adjusted according to the pH when forming the metal-containing nanostructure, but the average diameter of the metal-containing nanostructure is 70 nm or more is helpful for Raman signal amplification, and 80 nm or more may be suitable, It may be suitable that it is 90 nm or more, and it may be suitable that it is 100 nm or more. Here, the diameter refers to the average diameter when the nanospheres are nanoparticles, and when the nanostructures are nanowires, it refers to the average diameter of the cross-section of the nanowires.

상기 금속은 Au, Ag, Al, Co, Cu, Fe, Li, Ni, Pd, Pt, Rh, Ru, 및 이의 합금 중 하나일 수 있고, 이에 한정되는 것은 아니나 Au가 라만 신호 증폭 및 결합코팅층(20)과의 접착력 관점에서 적합할 수 있다. 또한, Au는 고온, 화학, 광화학적 안정성이 우수하다.The metal may be one of Au, Ag, Al, Co, Cu, Fe, Li, Ni, Pd, Pt, Rh, Ru, and alloys thereof, but is not limited thereto, but Au is a Raman signal amplification and bonding coating layer ( It may be suitable from the viewpoint of adhesion with 20). In addition, Au is excellent in high temperature, chemical and photochemical stability.

본원의 종이기반 분광분석용 기판은 다양한 생체시료, 식품 등으로부터 표적 분석물질을 정성 및/또는 정량 분석하는 데 이용될 수 있다. 이에 한정되는 것은 아니나, 본원의 종이기반 분광분석용 기판은 화학물질을 정성 및/또는 정량 분석하는 데 이용될 수 있으며, 특히 과일 등 3차원 표면을 갖는 식품에 잔류한 농약을 정성 및 정량 분석하는 데 이용될 수 있다.The substrate for paper-based spectroscopic analysis of the present application may be used for qualitative and/or quantitative analysis of target analytes from various biological samples, foods, and the like. Although not limited thereto, the substrate for paper-based spectroscopic analysis of the present application can be used for qualitative and/or quantitative analysis of chemical substances, and in particular, for qualitative and quantitative analysis of pesticides remaining in foods having a three-dimensional surface such as fruits. Can be used to

이에 한정되는 것은 아니나, 상기 농약은 다이쿼트(diquat) 및 파라쿼트(paraquat) 중 적어도 1종 이상일 수 있다. 다이쿼트(diquat) 및 파라쿼트(paraquat)는 대표적인 비피리딜리움계(bipyridylium) 제초제로서, 인간 및 동물에 유해하다. 따라서, 다이쿼트 및 파라쿼트에 대해서는 최대 잔류 농도(Maximum Residual Limit, MRL) 기준이 있고, 이를 측정할 필요성이 높다. 미국, 유럽 및 중국에서의 다이쿼트 및 파라쿼트의 MRL은 하기 식에 의해 계산되며 31.1 ㎍/㎠이다.Although not limited thereto, the pesticide may be at least one or more of diquat and paraquat. Diquat and paraquat are representative bipyridylium herbicides, which are harmful to humans and animals. Therefore, there is a maximum residual concentration (MRL) standard for diquats and paraquats, and there is a high need to measure them. The MRL of diquat and paraquat in the United States, Europe and China is calculated by the following equation and is 31.1 μg/cm 2.

Figure 112019080468358-pat00001
Figure 112019080468358-pat00001

본원의 종이기반 분광분석용 기판은 농약에 대한 LOD가 0.5 ppm(0.03 ㎍/㎠) 이하일 수 있다. 1 ppm은 상기 식에 의하면 0.125 ㎍/㎠이므로, 본원의 종이기반 분광분석용 기판은 MRL 기준 충족 여부를 정확하게 측정할 수 있다. The substrate for paper-based spectroscopic analysis of the present application may have an LOD of 0.5 ppm (0.03 μg/cm 2) or less for pesticides. Since 1 ppm is 0.125 μg/cm 2 according to the above equation, the paper-based spectral analysis substrate of the present application can accurately measure whether the MRL standard is met.

또한, 본원의 종이기반 분광분석용 기판은 메틸렌 블루에 대한 LOD가 100 nM(2 ng/㎠)로 민감도가 우수하다.In addition, the substrate for paper-based spectroscopic analysis of the present application has excellent sensitivity with an LOD of 100 nM (2 ng/cm 2) for methylene blue.

본원의 종이기반 분광분석용 기판의 금속 함유 나노입자의 직경 크기 분포가 25% 이하일 수 있다. 따라서, 본원의 종이기반 분광분석용 기판을 이용하면 높은 신호균일도를 가지며 이로 인해 재현성이 높고 정확한 정량분석이 가능하다. The diameter size distribution of the metal-containing nanoparticles of the substrate for paper-based spectroscopic analysis of the present application may be 25% or less. Therefore, the use of the paper-based spectral analysis substrate of the present application has a high signal uniformity, thereby enabling high reproducibility and accurate quantitative analysis.

다른 측면에 의하면, 광원; 표면증강 라만 분광용으로 사용하는 본원에 기재된 종이기반 분광분석용 기판; 및 라만분광을 검출하는 검출기;를 포함하는, 라만분광 장치가 제공된다.According to another aspect, a light source; The substrate for paper-based spectroscopic analysis described herein used for surface-enhanced Raman spectroscopy; And a detector for detecting Raman spectroscopy.

상기 광원으로는 일반적인 라만분광 장치에 사용되는 것과 같이 고출력의 입사광을 제공할 수 있는 레이저를 사용할 수 있다. As the light source, a laser capable of providing high-power incident light as used in a general Raman spectroscopy device may be used.

상기 라만분광 장치는 휴대용일 수 있다. 상술한 바와 같이, 본원의 종이기반 분광분석용 기판은 민감도 및 신호 균일도가 우수하여, 현장에서 정확한 정성 및 정량 분석하여 현장 진단이 가능하다. 따라서, 현장에서 혈액, 소변 등의 생체 시료, 화학물질, 또는 환경오염 물질 등을 별도의 표지 물질 없이 직접 분석할 수 있다.The Raman spectroscopy device may be portable. As described above, the substrate for paper-based spectroscopic analysis of the present application has excellent sensitivity and signal uniformity, so that on-site diagnosis is possible by accurate qualitative and quantitative analysis in the field. Therefore, it is possible to directly analyze biological samples such as blood and urine, chemical substances, or environmental pollutants in the field without a separate labeling substance.

상기 검출기로는 검출신호를 효과적으로 증폭시킬 수 있는 PMT(photomultiplier tube), APD(avalanche photodiode), CCD(charge coupled device) 등을 구비하는 것이 적합할 수 있다.As the detector, it may be appropriate to include a photomultiplier tube (PMT), an avalanche photodiode (APD), a charge coupled device (CCD), and the like capable of effectively amplifying the detection signal.

또 다른 측면에 의하면, 본원의 종이기반 분광분석용 기판의 제조방법으로, 종이기반 베이스 부재를 준비하는 단계; 상기 종이기반 베이스 부재 상에 카테콜 작용기를 함유하는 물질을 포함하는 결합코팅층을 형성하는 단계; 및 상기 결합코팅층 상에 상기 카테콜 작용기에 결합한 금속 함유 나노구조체를 형성하는 단계;를 포함하는, 종이기반 분광분석용 기판의 제조방법이 제공된다.According to another aspect, in the method of manufacturing a substrate for paper-based spectroscopic analysis of the present application, the step of preparing a paper-based base member; Forming a bonding coating layer containing a material containing a catechol functional group on the paper-based base member; And forming a metal-containing nanostructure bonded to the catechol functional group on the bonding coating layer.

도 1b는 일 실시예에 의한 종이기반 분광분석용 기판의 제조방법을 개략적으로 나타낸 모식도이다.1B is a schematic diagram schematically showing a method of manufacturing a substrate for paper-based spectroscopic analysis according to an embodiment.

상기 도 1b을 참조하면, 상기 종이기반 베이스 부재(10)를 준비하는 단계에서 저렴하고, 대량 생산이 가능하고, 생분해가능하고, 사용 및 제조가 용이하고, 유연성이 있어 다양한 표면에 용이하게 부착할 수 있는 종이기반 베이스 부재(10)를 준비한다. 이에 한정되는 것은 아니나, 상기 종이기반 베이스 부재(10)는 셀룰로오스 필터 페이퍼(Cellulose Filter Paper, CFP)가 적합할 수 있다. Referring to FIG. 1B, in the step of preparing the paper-based base member 10, it is inexpensive, mass-producible, biodegradable, easy to use and manufacture, and is flexible, so that it can be easily attached to various surfaces. Prepare a paper-based base member 10 that can be. Although not limited thereto, the paper-based base member 10 may be cellulose filter paper (CFP).

다음, 상기 종이기반 베이스 부재(10) 상에 카테콜 작용기를 함유하는 물질을 포함하는 결합코팅층(20)은 공지의 다양한 방법에 의해 형성할 수 있다. 예를 들어, 딥코팅(dip-coating), 스핀코팅, 드롭캐스팅(drop casting), 및 스프레이법 등을 이용하여 상기 종이기반 베이스 부재(10) 상에 카테콜 작용기를 함유하는 물질을 포함하는 결합코팅층(20)을 형성할 수 있다. Next, the bonding coating layer 20 including a material containing a catechol functional group on the paper-based base member 10 may be formed by various known methods. For example, bonding containing a material containing a catechol functional group on the paper-based base member 10 by using, for example, dip-coating, spin coating, drop casting, and spray method. The coating layer 20 may be formed.

분광분석용 기판의 제조방법에서 상기 카테콜 작용기를 함유하는 물질은 도파민(dopamine), 노르에피네프린(norepinephrine), 폴리도파민(polydopamine), 폴리-노르에피네프린(poly-norepinephrine), PEG-카테콜(PEG-catechol), 및 PEI-카테콜(PEI-catechol)에서 선택될 수 있다. In the method of manufacturing a substrate for spectroscopic analysis, the material containing the catechol functional group is dopamine, norepinephrine, polydopamine, poly-norepinephrine, PEG-catechol. -catechol), and PEI-catechol (PEI-catechol).

이에 한정되는 것은 아니나, 실시예에서는 상기 종이기반 베이스 부재(10)를 도파민 용액에 침지하여 폴리도파민을 중합하여 상기 결합코팅층(20)을 형성하였다.Although not limited thereto, in the embodiment, the paper-based base member 10 is immersed in a dopamine solution to polymerize polydopamine to form the bonding coating layer 20.

상기 도파민 용액의 농도는 0.5 mg/mL 내지 10 mg/mL일 수 있다. 이에 한정되는 것은 아니나, 상기 도파민 용액의 농도는 0.5 mg/mL 미만이면 금속 함유 나노구조체의 자발적 성장이 용이하지 않을 수 있고, 10 mg/mL 초과이면 농도 증가에 따라 금속 함유 나노구조체의 자발적 성장이 오히려 저해될 수 있다.The concentration of the dopamine solution may be 0.5 mg/mL to 10 mg/mL. Although not limited thereto, if the concentration of the dopamine solution is less than 0.5 mg/mL, the spontaneous growth of metal-containing nanostructures may not be easy, and if it exceeds 10 mg/mL, the spontaneous growth of the metal-containing nanostructures increases with increasing concentration. Rather, it can be hindered.

상기 결합코팅층(20) 상에 금속 함유 나노구조체(30)를 형성하는 단계는 카테콜 작용기에 의한 금속전구체의 자발적 환원에 의해 형성될 수 있다. 상기 카테콜 작용기를 함유하는 물질이 금속 이온을 잡는 역할과 환원제 없이도 금속전구체를 환원시키는 역할을 한다. 따라서, 1회의 침지로 의해, 종이기반 분광분석용 기판을 제조할 수 있어, 공정이 단순하고 대량생산이 가능하고 제조단가를 낮출 수 있다.The step of forming the metal-containing nanostructure 30 on the bonding coating layer 20 may be formed by spontaneous reduction of the metal precursor by a catechol functional group. The material containing the catechol functional group serves to capture metal ions and to reduce metal precursors without a reducing agent. Therefore, it is possible to manufacture a paper-based substrate for spectroscopic analysis by one immersion, so that the process is simple, mass production is possible, and the manufacturing cost can be lowered.

상기 결합코팅층(20) 상에 금속 함유 나노구조체(30)를 형성하는 단계는 금속전구체 용액을 상기 결합코팅층(20) 상에 코팅하여 형성할 수 있다. 상기 코팅은 딥코팅(dip-coating), 스핀코팅, 드롭캐스팅(drop casting), 및 스프레이법 등 공지의 방법을 포함한다. The step of forming the metal-containing nanostructure 30 on the bonding coating layer 20 may be formed by coating a metal precursor solution on the bonding coating layer 20. The coating includes known methods such as dip-coating, spin coating, drop casting, and spray method.

상기 금속전구체 용액은 카테콜 작용기를 함유하는 물질과 반응할 수 있는 금속 이온을 함유하고 있으면 특별한 제한은 없다. 예를 들어, 금속 전구체 용액은 HAuCl4, NaAuCl4, 및 AgNO3 수용액 중 1종 이상일 수 있고, 상기 금속 전구체 용액을 혼합하거나 순차적으로 이용하는 것을 배제하는 것은 아니다. 본원의 실시예에서는 상기 결합코팅층(20)이 형성된 CFP를 HAuCl4 용액에 침지하여 금속 함유 나노구조체를 형성하였다. The metal precursor solution is not particularly limited as long as it contains a metal ion capable of reacting with a substance containing a catechol functional group. For example, the metal precursor solution may be at least one of HAuCl 4 , NaAuCl 4 , and AgNO 3 aqueous solution, and mixing or sequential use of the metal precursor solution is not excluded. In the embodiment of the present application, the CFP on which the bonding coating layer 20 is formed is used as HAuCl 4 It was immersed in the solution to form a metal-containing nanostructure.

상기 금속 전구체 용액의 금속이온 농도는 0.5 mg/mL 내지 100 mg/mL일 수 있다. 이에 한정되는 것은 아니나, 상기 금속 전구체 용액의 금속이온 농도는 0.5 mg/mL 미만이면 금속 함유 나노구조체의 자발적 성장이 용이하지 않을 수 있고, 100 mg/mL 초과이면 농도 증가에 따라 금속 함유 나노구조체의 자발적 성장이 오히려 저해되거나 나노갭 형성이 억제될 수 있다.The metal ion concentration of the metal precursor solution may be 0.5 mg/mL to 100 mg/mL. Although not limited thereto, if the metal ion concentration of the metal precursor solution is less than 0.5 mg/mL, spontaneous growth of the metal-containing nanostructure may not be easy, and if it exceeds 100 mg/mL, the metal-containing nanostructure may not be easily grown. Spontaneous growth may be rather inhibited or nanogap formation may be inhibited.

상기 결합코팅층(20) 상에 금속 함유 나노구조체(30)를 형성하는 단계는 pH 2-5의 범위에서 이루어질 수 있다. 이에 한정되는 것은 아니나, 상기 pH를 2-5 범위에서 금속 함유 나노구조체(30)를 형성하는 것이 금속 함유 나노구조체(30)의 직경을 증가시키고 직경 분포를 균일하게 하는 데 적합하고, pH 2-4가 더 적합할 수 있다.The step of forming the metal-containing nanostructure 30 on the bonding coating layer 20 may be performed in the range of pH 2-5. Although not limited thereto, forming the metal-containing nanostructure 30 in the pH range of 2-5 is suitable for increasing the diameter of the metal-containing nanostructure 30 and making the diameter distribution uniform, and pH 2- 4 may be more suitable.

도 1b를 참조하면, 본원의 종이기반 분광분석용 기판을 분석물질에 접촉시키면, 종이의 특성으로 인해 분석물질이 용이하게 흡수되고, 분석물질이 흡수된 분광분석용 기판에 분광분석기의 레이저를 출력하여 검출기로 분석물질의 라만 신호를 검출신호로 증폭하여 분석물질의 종류를 확인하고 정량분석을 할 수 있다. 따라서 본원의 종이기반 분광분석용 기판을 이용하여 분석물질을 용이하게 흡수하여 분리하는 동시에 흡수된 분석물질의 종류를 확인하고 정량분석을 할 수 있다. Referring to Figure 1b, when the paper-based spectroscopic analysis substrate of the present application is in contact with an analyte, the analyte is easily absorbed due to the characteristics of the paper, and the laser of the spectrometer is output to the spectroscopic analysis substrate in which the analyte is absorbed Thus, the Raman signal of the analyte can be amplified into a detection signal with a detector to check the type of analyte and perform quantitative analysis. Therefore, it is possible to easily absorb and separate an analyte using the paper-based spectroscopic analysis substrate of the present application, and at the same time confirm the type of absorbed analyte and perform quantitative analysis.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시한다. 그러나 하기의 실시예는 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐, 실시예에 의해 본 발명의 내용이 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, a preferred embodiment is presented to aid the understanding of the present invention. However, the following examples are provided for easier understanding of the present invention, and the contents of the present invention are not limited by the examples.

[[ 실시예Example ]]

재료(Materials)Materials

도파민 염산염(Dopamine hydrochloride), 트리스(히드록시메틸)아미노메탄(tris(hydroxymethyl)aminomethane), HAuCl4·3H2O, 메틸렌 블루(MB), 메틸 비오로겐 디클로라이드 모노하이드레트(methyl viologen dichloride monohydrate, PQ), 및 다이쿼트 디브로마이드 모노하이드레이트(diquat dibromide monohydrate, DQ)는 시그만-알드리치(Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA)에서 구매하여 사용하였다. 셀룰로오즈 필터 페이퍼(Cellulose filter paper, CFP)는 기공 크기가 0.45 μm인 제품을 현대 마이크로(Hyundai Micro Co., LTD, Seoul, South Korea)에서 구매하여 사용하였다.Dopamine hydrochloride, tris(hydroxymethyl)aminomethane, HAuCl 4 3H 2 O, methylene blue (MB), methyl viologen dichloride monohydrate , PQ), and diquat dibromide monohydrate (DQ) were purchased and used from Sigma-Aldrich (St. Louis, MO, USA). Cellulose filter paper (CFP) was used by purchasing a product with a pore size of 0.45 μm from Hyundai Micro Co., LTD, Seoul, South Korea.

실시예Example 1. 종이기반 1. Paper-based SERSSERS 기판의 제조 Substrate fabrication

종이기반의 SERS 기판은 단순 딥 코팅법을 이용하여 제조하였다. Paper-based SERS The substrate was prepared using a simple dip coating method.

우선, 셀룰로오즈 필터 페이퍼(CFP)를 1 mg/mL의 도파민 - 트리스 버퍼 용액(10 mL, pH 8.5)에 침지하고 24시간 실온에서 교반하여 CFP 표면에 도파민의 중합반응을 일으켰다.First, cellulose filter paper (CFP) was immersed in 1 mg/mL of a dopamine-Tris buffer solution (10 mL, pH 8.5) and stirred at room temperature for 24 hours to cause polymerization of dopamine on the CFP surface.

중합반응 후, 샘플을 증류수로 세척 후 45℃에서 건조하였다. 그런 다음, pH 3, pH 5, pH 8의 1 mg/mL의 HAuCl4 용액을 각각 따로 준비하여 폴리도파민(PD)이 코팅된 셀룰로오즈 필터 페이퍼를 24시간 동안 실온에서 침지하였다. AuNP 핵 형성 후, 제조된 기판을 증류수로 세척 후 공기 중에 건조하여 종이기반 SERS 기판을 제조하였다. After the polymerization reaction, the sample was washed with distilled water and dried at 45°C. Then, a 1 mg/mL solution of HAuCl 4 at pH 3, pH 5, and pH 8 was separately prepared, and the cellulose filter paper coated with polydopamine (PD) was immersed at room temperature for 24 hours. After AuNP nucleation was formed, the prepared substrate was washed with distilled water and then dried in air to prepare a paper-based SERS substrate.

비교예 1 및 2. 대조군 종이기반 기판의 제조Comparative Examples 1 and 2. Preparation of control paper-based substrate

대조군 기판들로, 미처리 셀룰로오즈 필터 페이퍼(bare CFP)를 직접 pH 3의HAuCl4 용액에 침지한 셀룰로오즈 필터 페이퍼(비교예 1) 및 폴리도파민이 코팅된 셀룰로오즈 필터 페이퍼(PD-coated CFP)를 평균 입자의 직경 크기는 40 nm인 AuNP가 미리 형성된 용액에 침지한 셀룰로오즈 필터 페이퍼(비교예 2)를 제조하였다.As control substrates, cellulose filter paper (Comparative Example 1) in which untreated cellulose filter paper (bare CFP) was directly immersed in HAuCl 4 solution of pH 3 and polydopamine-coated cellulose filter paper (PD-coated CFP) were averaged. A cellulose filter paper (Comparative Example 2) immersed in a solution in which AuNPs having a diameter size of 40 nm was prepared in advance.

실험예Experimental example 1. 종이기반 1. Paper-based SERSSERS 기판의 특징 Characteristics of the substrate

종이기반 SERS 기판의 표면 형상을 전자현미경(FE-SEM; Joel JSM-6700F)으로 관찰하였다. 또한, 원소분석을 FE-SEM에 구비된 에너지분산형 분광분석기(EDS)를 이용하여 실시하였다. 서로 다른 pH의 용액에서 형성된 AuNP의 평균 입경 및 분산을 100개의 서로 다른 나노입자를 SEM 이미지에서 측정하여 얻었다. 반사형 자외선-가시광선 분광기(UV-vis-NIR spectrophotometer, Cary 5000, Agilent Technology)를 이용하여 각 pH별로 형성된 종이기반 기판의 UV-vis 반사 스펙트럼을 측정하였다. 그 결과들을 도 2a 내지 도 2d에 나타내었다.The surface shape of the paper-based SERS substrate was observed with an electron microscope (FE-SEM; Joel JSM-6700F). In addition, elemental analysis was performed using an energy dispersive spectrometer (EDS) provided in the FE-SEM. The average particle diameter and dispersion of AuNPs formed in different pH solutions were obtained by measuring 100 different nanoparticles in SEM images. The UV-vis reflection spectrum of the paper-based substrate formed at each pH was measured using a reflective UV-visible spectrophotometer (UV-vis-NIR spectrophotometer, Cary 5000, Agilent Technology). The results are shown in FIGS. 2A to 2D.

도 2a에 나타난 바와 같이, 왼쪽부터 미처리 셀룰오로즈 필터 페이퍼(Bare Cellulose Filter Paper, Bare-CFP)은 흰색을 나타내고, 폴리도파민-코팅 CFP(PD-coated CFP)의 경우 회색을 나타내었다. 또한, pH가 다른 3가지 금 전구체 용액에 침지하면(CFP/PD/Au pH 3, CFP/PD/Au pH 5, CFP/PD/Au pH 8) 24h 후 pH가 높아질수록 각각 적갈색, 보라색, 진한 보라색으로 변화하는 것을 확인할 수 있었다.As shown in Figure 2a, from the left, untreated cellulose filter paper (Bare Cellulose Filter Paper, Bare-CFP) is white, and polydopamine-coated CFP (PD-coated CFP) is shown in gray. In addition, when immersed in three gold precursor solutions with different pH (CFP/PD/Au pH 3, CFP/PD/Au pH 5, CFP/PD/Au pH 8), as the pH increases after 24 h, reddish brown, purple, and dark colors respectively It could be confirmed that it changed to purple.

도 2b에 나타난 바와 같이, UV-vis reflectance로 확인한 결과 pH 3의 금 전구체 용액에 침지한 경우 SPR 피크(Surface Plasmon Resonance peak)를 확인하였고 나노 입자의 직경 크기가 100 nm 정도로 예측 가능하였다. As shown in FIG. 2B, as a result of confirming by UV-vis reflectance, when immersed in the gold precursor solution of pH 3, the SPR peak (Surface Plasmon Resonance peak) was confirmed, and the diameter size of the nanoparticles was predictable to be about 100 nm.

도 2c에 나타난 바와 같이, SEM 이미지를 통해 각각의 pH의 금 전구체 용액에 침지한 셀룰로오즈 필터 페이퍼 상에 형성된 금 나노 입자의 직경을 측정한 결과 pH 3은 102 nm, pH 5는 70 nm, pH 8은 36 nm의 평균 직경을 확인할 수 있었다.As shown in FIG. 2C, as a result of measuring the diameter of the gold nanoparticles formed on the cellulose filter paper immersed in the gold precursor solution at each pH through SEM images, pH 3 was 102 nm, pH 5 was 70 nm, and pH 8 Was able to confirm the average diameter of 36 nm.

도 2d에 나타난 바와 같이, 각각의 pH의 금 전구체 용액에 침지한 셀룰로오즈 필터페이퍼 상에 형성된 금 나노 입자의 직경 분포를 확인한 결과 102 nm 입자가 직경 크기 균일도가 가장 우수하였다. 즉, 도 2d에 나타난 바와 같이, 각 pH 3, pH 5, pH 8의 금 전구체 용액에서 침지한 셀룰로오즈 필터 페이퍼 상에 형성된 금 나노 입자의 직경 분포는 102 ± 24.3 nm, 70 ± 26.8 nm, 및 36 ± 6.6 nm이었다.As shown in FIG. 2D, as a result of confirming the diameter distribution of gold nanoparticles formed on the cellulose filter paper immersed in the gold precursor solution at each pH, the 102 nm particle had the best diameter size uniformity. That is, as shown in Figure 2d, the diameter distribution of the gold nanoparticles formed on the cellulose filter paper immersed in the gold precursor solution of each pH 3, pH 5, pH 8 is 102 ± 24.3 nm, 70 ± 26.8 nm, and 36 ± 6.6 nm.

도 3a는 CFP 상에 금 나노입자(AuNP)의 형성을 확인하기 위한 에너지 분산형 분광분석법(Energy dispersive X-ray spectroscopy, EDS) 분석 부위를 보여주는 SEM 이미지이고, 도 3b는 도 3a의 분석 부위의 에너지 분산형 분광분석 결과를 보여주는 그래프이다. 도 3a 및 도 3b에 나타난 바와 같이, 환원제를 사용하지 않았지만 형성된 나노입자가 환원된 금임을 확인할 수 있었다.3A is an SEM image showing an energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS) analysis site for confirming the formation of gold nanoparticles (AuNP) on CFP, and FIG. 3B is an analysis site of FIG. 3A. This is a graph showing the results of energy dispersive spectroscopy. 3A and 3B, although the reducing agent was not used, it was confirmed that the formed nanoparticles were reduced gold.

이에 반해, 도 3c에 나타난 바와 같이, 미처리 셀룰로오즈 필터 페이퍼(bare CFP)를 직접 HAuCl4 용액에 침지한 경우(비교예 1) 폴리도파민 층의 부재로 셀룰로오즈 필터 페이퍼 상에 AuNP가 형성되지 않았음을 확인하였다. 또한, 도 3d에 나타난 바와 같이, AuNP가 미리 형성된 용액에 폴리도파민이 코팅된 셀룰로오즈 필터 페이퍼(PD-coated CFP)를 침지한 경우(비교예 2), 셀룰로오즈 필터 페이퍼 상에 일부 AuNP들이 군집을 형성하고 표면에 부착되어있는 형상은 있었지만 균일하게 AuNP가 분포되어 있지 않음을 확인하였다.On the other hand, as shown in FIG. 3C, when the untreated cellulose filter paper (bare CFP) was directly immersed in the HAuCl 4 solution (Comparative Example 1), AuNP was not formed on the cellulose filter paper due to the absence of the polydopamine layer. Confirmed. In addition, as shown in Figure 3d, when the cellulose filter paper (PD-coated CFP) coated with polydopamine is immersed in a solution in which AuNP is formed in advance (Comparative Example 2), some AuNPs form clusters on the cellulose filter paper. It was confirmed that there was a shape attached to the surface, but AuNP was not uniformly distributed.

실험예Experimental example 2. 전자기장 분포 시뮬레이션 2. Electromagnetic field distribution simulation

플라즈모닉 나노구조의 광학적 특성을 3차원 유한차분 시간영역법 시뮬레이션을 이용하여 분석하였다. AuNP 평균 직경 36 nm, 70 nm, 102 nm에 대해 메쉬 크기를 0.5 nm로 설정하였다. 종이와 공기의 굴절률은 각각 1.557 및 1.0으로 설정하였다. 2개의 AuNP 사이의 갭을 5, 10, 20, 40, 60 100 nm로 설정하였다. 광학적 여기 방향은 종이기판 평면에 대해 수직방향으로 설정하였다. 근거리 증폭(near-field enhancement)은 아래의 식에 의해 계산되었다. E, E0, V는 각각 최대 전자기장, 입사하는 빛의 세기, 부피를 나타낸다. The optical properties of plasmonic nanostructures were analyzed using a three-dimensional finite difference time domain simulation. The mesh size was set to 0.5 nm for the AuNP average diameter 36 nm, 70 nm, and 102 nm. The refractive indices of paper and air were set to 1.557 and 1.0, respectively. The gap between the two AuNPs was set to 5, 10, 20, 40, 60 and 100 nm. The optical excitation direction was set to a direction perpendicular to the plane of the paper substrate. Near-field enhancement was calculated by the following equation. E, E 0 and V represent the maximum electromagnetic field, the intensity of the incident light, and the volume, respectively.

Figure 112019080468358-pat00002
Figure 112019080468358-pat00002

나노구조의 유전률 모델 분석을 위해 lorentz-drude dispersion 모델을 사용하였고 아래 식을 이용하였다. w p , f 0, Γ0 는 각각 플라즈마 진동수, 오실레이터 길이, 감쇠상수를 나타낸다. 또한, 로렌츠 수정 인자 m, w j , f j , and Γ j 는 각각 오실레이션 횟수, 진동수, 감쇠상수를 나타낸다.The lorentz-drude dispersion model was used to analyze the dielectric constant model of the nanostructure, and the following equation was used. w p , f 0 , and Γ 0 represent the plasma frequency, oscillator length, and attenuation constant, respectively. In addition, Lorentz correction factors m, w j , f j , and Γ j represent the number of oscillations, frequency, and damping constants, respectively.

Figure 112019080468358-pat00003
Figure 112019080468358-pat00003

상기와 같이 나노입자의 직경 크기와 거리에 따라 전자기장 형성을 시뮬레이션하여, 그 결과를 도 4a 내지 도 4d에 나타내었다.As described above, the electromagnetic field formation was simulated according to the diameter size and distance of the nanoparticles, and the results are shown in FIGS. 4A to 4D.

도 4a에 나타난 바와 같이, 나노입자의 직경 크기가 102 nm인 경우 두 입자간 거리가 가까울수록 입자 사이에 강한 전자기장이 형성되고, 나노입자 간의 거리가 60 nm 이상이 되면 단독 입자로 존재하는 것과 유사한 결과가 나타났다. 참고로 붉은색이 진할수록 강한 전자기장을 의미한다. As shown in FIG. 4A, when the diameter of the nanoparticles is 102 nm, a strong electromagnetic field is formed between the particles as the distance between the two particles is closer, and when the distance between the nanoparticles is 60 nm or more, it is similar to the existence of a single particle. The results appeared. For reference, the darker the red color, the stronger the electromagnetic field.

도 4b 및 도 4c에 나타난 바와 같이, 나노입자 간의 거리가 멀어질수록 도 4a와 같이 전자기장 증폭 효과가 줄어들지만, 나노입자 간의 거리가 5 nm일 때 전자기장 세기를 비교해 보면 102 nm, 70 nm, 36 nm 순으로 초기 전자기장 세기가 줄어들었다. 즉 나노입자의 직경 크기가 큰 입자가 전자기장 증폭에도 유리한 것을 확인하였다. As shown in FIGS. 4B and 4C, as the distance between the nanoparticles increases, the electromagnetic field amplification effect decreases as shown in FIG. 4A. The initial electromagnetic field intensity decreased in the order of nm. That is, it was confirmed that particles having a large diameter of nanoparticles are also advantageous in amplifying an electromagnetic field.

도 4d에 나타난 바와 같이, 나노입자의 직경 크기가 102 nm인 경우 입자의 직경 크기가 커서 단독 나노입자로 존재해도 전자기장 증폭 현상이 나타났다. 나노입자의 직격 크기가 36 nm로 작아지면 단독 입자의 전자기장 증폭 효과가 점점 감소하였다.As shown in FIG. 4D, when the diameter of the nanoparticles is 102 nm, the electromagnetic field amplification phenomenon occurs even when the particle diameter is large and exists as a single nanoparticle. As the size of the direct impact of the nanoparticles decreased to 36 nm, the effect of amplifying the electromagnetic field of the single particle gradually decreased.

실험예Experimental example 3. 3. LODLOD 및 라만 신호 균일성 실험 And Raman signal uniformity experiment

pH 3에서 제조된 종이기반 SERS 기판의 검출한계 실험을 10 μL의 메틸렌 블루, 다이쿼트, 파라쿼트 용액을 용적하여 실시하였다. 종이기반 기판의 크기는 0.16 ㎠의 정사각형으로 고정하였다. 메틸렌 블루 용액은 5 μM, 1 μM, 500 nM, 200 nM, 100 nM을 용적하였고 다이쿼트, 파라쿼트는 각각 50 ppm, 25 ppm, 10 ppm, 5 ppm, 1 ppm, 0.5 ppm으로 용적하였다. 각각의 라만 검출은 용액이 건조된 이후에 측정하였다. The detection limit experiment of the paper-based SERS substrate prepared at pH 3 was carried out with a volume of 10 μL of methylene blue, diquat, and paraquat solutions. The size of the paper-based substrate was fixed to a square of 0.16 cm2. The volume of methylene blue solution was 5 μM, 1 μM, 500 nM, 200 nM, and 100 nM, and the volume of diquat and paraquat was 50 ppm, 25 ppm, 10 ppm, 5 ppm, 1 ppm and 0.5 ppm, respectively. Each Raman detection was measured after the solution was dried.

또한, 라만 신호의 균일도를 확인하기 위해, 200 μm x 200 μm 영역에 대해 20 μm 간격으로 라만 맵핑 이미징을 실시하였다. 서로 다른 pH 조건에서 제조된 종이기반 SERS 기판의 라만 신호 크기를 비교를 위해, 각 pH 조건별로 메틸렌 블루는 200 ng/㎠, 다이쿼트 및 파라쿼트는 각 3.125 μg/㎠의 농도로 용적하여 비교하였다. 모든 라만 신호는 휴대용 라만 장비를 이용하였고, 메틸렌 블루의 경우 파장 633 nm, 레이저 파워 0.5 mW, 조사시간 0.5 s, 레이저 지름 1.68 μm를 이용하였다(NS220 for 633 nm, Inc., Daejeon, South Korea). 농약 검출을 위해서는 파장 785 nm, 파워 1 mW, 조사시간 5 s, 레이저 지름 2.08 μm를 사용하였다(NS200 for 785nm Inc., Daejeon, South Korea). 모든 스펙트럼은 15군데의 랜덤 위치에서 얻은 후 평균하여 표시하였다.In addition, in order to confirm the uniformity of the Raman signal, Raman mapping imaging was performed on a 200 μm x 200 μm area at 20 μm intervals. In order to compare the Raman signal size of the paper-based SERS substrates prepared under different pH conditions, methylene blue was 200 ng/cm 2 and diquat and paraquat were volumetrically compared at a concentration of 3.125 μg/cm 2 for each pH condition. For all Raman signals, portable Raman equipment was used, and for methylene blue, a wavelength of 633 nm, laser power of 0.5 mW, irradiation time of 0.5 s, and laser diameter of 1.68 μm were used (NS220 for 633 nm, Inc., Daejeon, South Korea). . For the detection of pesticides, a wavelength of 785 nm, a power of 1 mW, an irradiation time of 5 s, and a laser diameter of 2.08 μm were used (NS200 for 785nm Inc., Daejeon, South Korea). All spectra were obtained from 15 random locations and then averaged and displayed.

상기와 같이 실험하여 그 결과를 도 5a 내지 도 6f에 나타내었다. The experiment was conducted as described above and the results are shown in FIGS. 5A to 6F.

도 5a에 나타난 바와 같이, 각각의 pH 조건에서 제조된 종이기반 SERS 기판상에서 동일 농도의 메틸렌 블루의 라만 신호를 비교해 본 결과 pH 3에서 제조된 종이기반 SERS 기판에서 가장 강한 라만 신호를 얻을 수 있었다.As shown in FIG. 5A, as a result of comparing the Raman signal of the same concentration of methylene blue on the paper-based SERS substrate prepared under each pH condition, the strongest Raman signal was obtained in the paper-based SERS substrate prepared at pH 3.

도 5b 및 도 5c에 나타난 바와 같이, pH 3에서 제조된 종이기반 SERS 기판을 이용하여 메틸렌 블루의 검출 한계를 측정한 결과 100 nM 까지 검출 가능하였다. As shown in FIGS. 5B and 5C, the detection limit of methylene blue was measured using a paper-based SERS substrate prepared at pH 3, and as a result, it was possible to detect up to 100 nM.

도 5d에 나타난 바와 같이, 종이기반 SERS 기판의 라만 신호의 균일도를 확인하기 위해 라만 맵핑을 진행하였고 전체적으로 균일한 라만 신호를 얻을 수 있었다. 각각의 라만 스펙트럼을 15개 plot해 본 결과 균일한 라만 스펙트럼을 얻을 수 있었다. As shown in FIG. 5D, Raman mapping was performed to confirm the uniformity of the Raman signal of the paper-based SERS substrate, and a uniform Raman signal was obtained as a whole. As a result of plotting 15 Raman spectra of each, a uniform Raman spectrum could be obtained.

도 6a 내지 도 6c에 나타난 바와 같이, 본원의 종이기반 SERS 기판을 이용하여 다이쿼트 농약에 대해 0.5 ppm까지 검출 가능한 것으로 확인되었고, 해당 검정곡선 및 라만맵핑을 통해 신호 균일도를 확인하여 다이쿼트의 정성 및 정량 분석을 재현성 있게 진행할 수 있음을 확인하였다. As shown in FIGS. 6A to 6C, it was confirmed that up to 0.5 ppm of the die quart pesticide can be detected using the paper-based SERS substrate of the present application, and the qualitativeness of die quart by confirming the signal uniformity through the corresponding calibration curve and Raman mapping. And it was confirmed that the quantitative analysis can be carried out reproducibly.

도 6d 내지 도 6f에 나타난 바와 같이, 본원의 종이기반 SERS 기판을 이용하여 파라쿼트 농약에 대해 0.5 ppm까지 검출 가능한 것으로 확인되었고, 해당 검정곡선 및 라만맵핑을 통해 신호 균일도를 확인하여 파라쿼트의 정성 및 정량 분석을 재현성 있게 진행할 수 있음을 확인하였다. As shown in FIGS. 6D to 6F, it was confirmed that up to 0.5 ppm of paraquat pesticides can be detected using the paper-based SERS substrate of the present application, and the qualitative and quantification of paraquat by confirming the signal uniformity through the corresponding calibration curve and Raman mapping. It was confirmed that the analysis can be carried out reproducibly.

실험예Experimental example 4. 종이기반 4. Paper-based SERSSERS 기판의 현장 적용을 위한 잔류 농약 검출 실험 Residual pesticide detection experiment for on-site application of substrates

현장 적용을 위한 잔류 농약 분석을 실시하였다. 20 μL의 다이쿼트 및 파라쿼트 용액을 50, 25, 10, 5, 1 ppm 씩 준비하여 사과껍질에 미리 오염시켜 24 시간 건조하였다. 농약이 처리된 영역은 0.13 ㎠였다. Analysis of pesticide residues for field application was conducted. 20 μL of diquat and paraquat solutions were prepared at 50, 25, 10, 5, 1 ppm each, contaminated with apple peels in advance, and dried for 24 hours. The area treated with the pesticide was 0.13 cm 2.

10 μL의 증류수를 종이기반 SERS 기판(4mm x 4mm 크기)에 용적하고 사과 껍질의 농약 오염 부근에 10분간 부착시켜 농약을 추출하였다. 라만 신호는 탈착한 종이기반 SERS 기판에 대해 휴대용 라만분광기를 이용하여 785 nm의 파장, 1 mW의 파워, 5초의 조사시간으로 측정하였다.10 μL of distilled water was applied to a paper-based SERS substrate (4 mm x 4 mm in size) and attached for 10 minutes near the pesticide contamination of apple peels to extract pesticides. Raman signals were measured on the detached paper-based SERS substrate using a portable Raman spectrometer with a wavelength of 785 nm, power of 1 mW, and irradiation time of 5 seconds.

상기와 같이 실험하여 그 결과를 도 7a 내지 도 7c에 나타내었다.The experiment was conducted as described above and the results are shown in FIGS. 7A to 7C.

도 7a에 나타난 바와 같이, 종이기반 SERS 기판은 유연성이 우수하여 사과 표면에 용이하게 부착할 수 있다. 도 7b에 나타난 바와 같이, 다이쿼트 농약에 대한 사과 표면 상의 검출 한계는 1 ppm이고, 도 7c에 나타난 바와 같이 파라쿼트 농약에 대한 사과 표면 상의 검출 한계는 1 ppm이었다.As shown in FIG. 7A, the paper-based SERS substrate has excellent flexibility and can be easily attached to the apple surface. As shown in FIG. 7B, the detection limit on the apple surface for the diquat pesticide was 1 ppm, and as shown in FIG. 7C, the detection limit on the apple surface for the paraquat pesticide was 1 ppm.

종이기반 SERS 기판상 용액이 건조된 후 라만을 측정하는데, 같은 농도의 용액이라도 부피가 늘어나면 신호가 더 강하게 나올 수 있다. 따라서 절대적인 양 (g)을 단위면적으로 나눠서 표현할 수 있다(하기 식 참조). 따라서, 종이기반 SERS 기판의 농약 검출 한계인 1 ppm은 0.125 ㎍/㎠에 해당한다.After the solution on the paper-based SERS substrate is dried, Raman is measured. Even with the same concentration of solution, if the volume is increased, the signal may be stronger. Therefore, it can be expressed by dividing the absolute quantity (g) by the unit area (refer to the equation below). Therefore, 1 ppm of pesticide detection limit of the paper-based SERS substrate corresponds to 0.125 μg/cm 2.

Figure 112019080468358-pat00004
Figure 112019080468358-pat00004

실험예Experimental example 5. 5. 종이기반 Paper-based SERSSERS 기판의 유연성 테스트 Board flexibility test

지름 47 mm 크기 셀룰로오즈 필터 페이퍼를 준비하여 pH 3의 Au 전구체 용액 내의 AuNP로 코팅된 종이기반 SERS 기판을 제조하였다. 다음 종이기반 SERS 기판을 1 cm x 4 cm 크기의 직사각형 크기로 자른 후 중앙에 10 μM 농도의 메틸렌 블루 10 μL를 용적하였다. 소재의 유연성 테스트의 하나인 굽힘 실험을 위해 굽힘 테스트 기기의 굽힘 반지름은 7 mm로 설정하였고 90 rpm의 속도로 1000 사이클 동안 굽힘 실험을 하였다. 굽힘 실험 매 200 사이클마다 메틸렌 블루의 라만 신호를 측정하여 유연 기판으로서의 안정성을 확인하고자 하였다.A 47 mm diameter cellulose filter paper was prepared to prepare a paper-based SERS substrate coated with AuNP in an Au precursor solution of pH 3. The following paper-based SERS substrate was cut into a 1 cm x 4 cm rectangular size, and 10 μL of methylene blue at a concentration of 10 μM was added to the center. For the bending test, which is one of the flexibility tests of the material, the bending radius of the bending test apparatus was set to 7 mm, and bending tests were performed at a speed of 90 rpm for 1000 cycles. It was attempted to confirm the stability as a flexible substrate by measuring the Raman signal of methylene blue every 200 cycles of the bending experiment.

상기와 같이 실험하여 그 결과를 도 8a 내지 도 8c에 나타내었다. 도 8a 내 도 8c에 나타난 바와 같이, 종이기반 SERS 기판의 유연성은 우수하고, 특히 1000 사이클의 굽힘 실험 후에도 라만 신호가 잘 유지되고 있음을 확인하였다. The experiment was conducted as described above and the results are shown in FIGS. 8A to 8C. As shown in FIGS. 8A to 8C, it was confirmed that the flexibility of the paper-based SERS substrate was excellent, and in particular, the Raman signal was well maintained even after a bending test of 1000 cycles.

이러한 종이기반 SERS 기판의 고유의 유연성으로 라만 기판으로서의 확장성이 높아질 수 있고, 다양한 3차원 표면에 적용이 가능하다.The inherent flexibility of such a paper-based SERS substrate can increase the scalability as a Raman substrate and can be applied to various three-dimensional surfaces.

나아가, 종이기반 SERS 기판은 흡습성이 우수하여 용액상태의 분석 물질을 빠르게 흡착시킬 수 있는 장점도 있다.Furthermore, the paper-based SERS substrate has the advantage of being able to rapidly adsorb an analyte in a solution state due to its excellent hygroscopicity.

이상에 SERS 기판을 중심으로 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며 본원의 종이기반 분광분석용 기판은 다양한 분광분석에 사용될 수 있다. 예를 들어, 본원의 종이기반 분광분석용 기판은 표면 증강 라만 산란용 기판 또는 표면증강 적외선 흡광분석용 기판일 수 있다. 따라서, 본원은 가시광선을 이용하는 라만분석 이외에도 적외선(IR) 분광분석에도 적용할 수 있다.Although the SERS substrate has been described above, it is not limited thereto, and the paper-based spectral analysis substrate of the present application may be used for various spectral analysis. For example, the substrate for paper-based spectroscopic analysis of the present application may be a substrate for surface-enhanced Raman scattering or a substrate for surface-enhanced infrared absorption analysis. Therefore, the present application can be applied to infrared (IR) spectroscopy in addition to Raman analysis using visible light.

이상으로 본 발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서, 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시 양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다. 따라서 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항들과 그것들의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.As described above, specific parts of the present invention have been described in detail, and for those of ordinary skill in the art, it is obvious that this specific technique is only a preferred embodiment, and the scope of the present invention is not limited thereby. something to do. Therefore, it will be said that the practical scope of the present invention is defined by the appended claims and their equivalents.

10: 베이스 부재
20: 결합코팅층
30: 금속 함유 나노구조체
100: 종이기반 분광분석용 기판
10: base member
20: bonding coating layer
30: metal-containing nanostructure
100: substrate for paper-based spectroscopic analysis

Claims (15)

종이기반 베이스 부재;
상기 종이기반 베이스 부재 상에 형성된 카테콜 작용기를 함유하는 물질을 포함하는 결합코팅층; 및
상기 결합코팅층 상에 상기 카테콜 작용기에 결합되어 형성된 금속 함유 나노구조체;를 포함하고,
상기 금속 함유 나노구조체의 평균 직경은 70 nm 이상이고,
유연성이 개선되고 3차원 분석대상의 표면에 부착 가능한, 종이기반 분광분석용 기판.
A paper-based base member;
A bonding coating layer comprising a material containing a catechol functional group formed on the paper-based base member; And
Including; a metal-containing nanostructure formed by being bonded to the catechol functional group on the bonding coating layer,
The average diameter of the metal-containing nanostructure is 70 nm or more,
A paper-based substrate for spectroscopic analysis with improved flexibility and attachable to the surface of a 3D analysis target.
제1항에 있어서,
상기 카테콜 작용기를 함유하는 물질은 도파민(dopamine), 노르에피네프린(norepinephrine), 폴리도파민(polydopamine), 폴리-노르에피네프린(poly-norepinephrine), PEG-카테콜(PEG-catechol), 및 PEI-카테콜(PEI-catechol)에서 선택되는, 종이기반 분광분석용 기판.
The method of claim 1,
The substances containing the catechol functional group are dopamine, norepinephrine, polydopamine, poly-norepinephrine, PEG-catechol, and PEI-catechol. A substrate for paper-based spectroscopy, selected from PEI-catechol.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 금속 함유 나노구조체는 금속 함유 나노입자 및 금속 함유 나노와이어 중 적어도 1 이상인, 종이기반 분광분석용 기판.
The method of claim 1,
The metal-containing nanostructure is at least one or more of metal-containing nanoparticles and metal-containing nanowires, a paper-based substrate for spectroscopic analysis.
제1항에 있어서,
상기 금속은 Au, Ag, Al, Co, Cu, Fe, Li, Ni, Pd, Pt, Rh, Ru, 및 이의 합금 중 하나인, 종이기반 분광분석용 기판.
The method of claim 1,
The metal is one of Au, Ag, Al, Co, Cu, Fe, Li, Ni, Pd, Pt, Rh, Ru, and alloys thereof, a paper-based substrate for spectroscopic analysis.
제1항에 있어서,
농약을 정량 분석할 수 있는, 종이기반 분광분석용 기판.
The method of claim 1,
A paper-based substrate for spectroscopic analysis that can quantitatively analyze pesticides.
제6항에 있어서,
상기 농약은 다이쿼트(diquat) 및 파라쿼트(paraquat) 중 적어도 1종 이상인, 종이기반 분광분석용 기판.
The method of claim 6,
The pesticide is diquat (diquat) and paraquat (paraquat) of at least one or more of, a paper-based substrate for spectroscopic analysis.
제1항에 있어서,
LOD가 0.03 ㎍/㎠ 이하인, 종이기반 분광분석용 기판.
The method of claim 1,
LOD of 0.03 ㎍ / ㎠ or less, a substrate for paper-based spectroscopic analysis.
제1항에 있어서,
금속 함유 나노구조체의 크기 분포가 25% 이하인, 종이기반 분광분석용 기판.
The method of claim 1,
A substrate for paper-based spectroscopic analysis with a size distribution of less than 25% of metal-containing nanostructures.
광원;
표면증강 라만 분광용으로 사용하는 제1항, 제2항, 및 제4항 내지 제9항 중 어느 한 항에 기재된 종이기반 분광분석용 기판; 및
라만분광을 검출하는 검출기;를 포함하는, 라만분광 장치.
Light source;
The paper-based spectroscopic analysis substrate according to any one of claims 1, 2, and 4 to 9 used for surface-enhanced Raman spectroscopy; And
Raman spectroscopy device comprising; a detector for detecting Raman spectroscopy.
제1항에 기재된 분광분석용 종이기반 분광분석용 기판의 제조방법으로,
종이기반 베이스 부재를 준비하는 단계;
상기 종이기반 베이스 부재 상에 카테콜 작용기를 함유하는 물질을 포함하는 결합코팅층을 형성하는 단계; 및
상기 결합코팅층 상에 상기 카테콜 작용기에 결합한 금속 함유 나노구조체를 형성하는 단계;를 포함하고,
상기 결합코팅층 상에 금속 함유 나노구조체를 형성하는 단계는 pH 2-5의 범위에서 이루어지고,
환원제를 사용하지 않는 것을 특징으로 하는, 종이기반 분광분석용 기판의 제조방법.
A method for manufacturing a paper-based spectral analysis substrate for spectral analysis according to claim 1,
Preparing a paper-based base member;
Forming a bonding coating layer containing a material containing a catechol functional group on the paper-based base member; And
Forming a metal-containing nanostructure bonded to the catechol functional group on the bonding coating layer; Including,
The step of forming the metal-containing nanostructure on the bonding coating layer is performed in the range of pH 2-5,
A method of manufacturing a paper-based substrate for spectroscopic analysis, characterized in that no reducing agent is used.
제11항에 있어서,
상기 카테콜 작용기를 함유하는 물질은 도파민(dopamine), 노르에피네프린(norepinephrine), 폴리도파민(polydopamine), 폴리-노르에피네프린(poly-norepinephrine), PEG-카테콜(PEG-catechol), 및 PEI-카테콜(PEI-catechol)에서 선택되는, 종이기반 분광분석용 기판의 제조방법.
The method of claim 11,
The substances containing the catechol functional group are dopamine, norepinephrine, polydopamine, poly-norepinephrine, PEG-catechol, and PEI-catechol. Cole (PEI-catechol), a method of manufacturing a substrate for paper-based spectroscopic analysis.
제11항에 있어서,
상기 결합코팅층 상에 금속 함유 나노구조체를 형성하는 단계는 카테콜 작용기에 의한 금속전구체의 환원에 의해 형성되는, 종이기반 분광분석용 기판의 제조방법.
The method of claim 11,
The step of forming the metal-containing nanostructure on the bonding coating layer is formed by reduction of the metal precursor by a catechol functional group, a method of manufacturing a paper-based substrate for spectroscopic analysis.
제11항에 있어서,
상기 결합코팅층 상에 금속 함유 나노구조체를 형성하는 단계는 HAuCl4, NaAuCl4, 및 AgNO3 수용액 중 1종 이상으로 코팅하는 것을 포함하는, 종이기반 분광분석용 기판의 제조방법.
The method of claim 11,
Forming the metal-containing nanostructure on the bonding coating layer comprises coating with at least one of HAuCl 4 , NaAuCl 4 , and AgNO 3 aqueous solution.
삭제delete
KR1020190095463A 2019-08-06 2019-08-06 Paper-based substrate for spectroscopic analysis and manufacturing method thereof KR102257770B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190095463A KR102257770B1 (en) 2019-08-06 2019-08-06 Paper-based substrate for spectroscopic analysis and manufacturing method thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190095463A KR102257770B1 (en) 2019-08-06 2019-08-06 Paper-based substrate for spectroscopic analysis and manufacturing method thereof

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20210018606A KR20210018606A (en) 2021-02-18
KR102257770B1 true KR102257770B1 (en) 2021-05-31

Family

ID=74688476

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190095463A KR102257770B1 (en) 2019-08-06 2019-08-06 Paper-based substrate for spectroscopic analysis and manufacturing method thereof

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102257770B1 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20220299444A1 (en) * 2021-02-19 2022-09-22 Virginia Tech Intellectual Properties, Inc. Surface-enhanced raman spectroscopy membranes and textiles, methods of making, and uses thereof
KR20230166644A (en) * 2022-05-31 2023-12-07 한국재료연구원 Substrate for spectroscopic analysis comprising polycrystalline structure and manufacturing method thereof

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104258909A (en) * 2014-08-01 2015-01-07 曲阜师范大学 Fe3O4-poly-dopamine-Au nano-composite material as well as preparation method and application thereof
CN106093001A (en) 2016-06-01 2016-11-09 江苏科技大学 Poly-dopamine silver particles poly-DOPA amine type surface enhanced raman spectroscopy substrate and preparation method thereof
KR101844979B1 (en) * 2016-11-30 2018-05-21 한국기계연구원 Substrate comprising plasmonic multiple nanostructures and preparing method thereof
US20190079014A1 (en) 2016-03-24 2019-03-14 Nanyang Technological University Core-shell plasmonic nanogapped nanostructured material

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101867670B1 (en) 2015-07-06 2018-06-15 경희대학교 산학협력단 A method for preparation of paper-based surface enhanced raman scattering substrate using successive ionic layer adsorption and reaction method
KR102119451B1 (en) * 2017-10-23 2020-06-09 한국기계연구원 Filter for concentrating and detecting a low concentration analytes and preparing method thereof

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104258909A (en) * 2014-08-01 2015-01-07 曲阜师范大学 Fe3O4-poly-dopamine-Au nano-composite material as well as preparation method and application thereof
US20190079014A1 (en) 2016-03-24 2019-03-14 Nanyang Technological University Core-shell plasmonic nanogapped nanostructured material
CN106093001A (en) 2016-06-01 2016-11-09 江苏科技大学 Poly-dopamine silver particles poly-DOPA amine type surface enhanced raman spectroscopy substrate and preparation method thereof
KR101844979B1 (en) * 2016-11-30 2018-05-21 한국기계연구원 Substrate comprising plasmonic multiple nanostructures and preparing method thereof

Also Published As

Publication number Publication date
KR20210018606A (en) 2021-02-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Ma et al. Intrinsic Raman signal of polymer matrix induced quantitative multiphase SERS analysis based on stretched PDMS film with anchored Ag nanoparticles/Au nanowires
Linh et al. A facile low-cost paper-based SERS substrate for label-free molecular detection
Zhang et al. Graphene oxide embedded sandwich nanostructures for enhanced Raman readout and their applications in pesticide monitoring
Chen et al. Facile synthesis of Au@ Ag core–shell nanorod with bimetallic synergistic effect for SERS detection of thiabendazole in fruit juice
Pang et al. Review of surface enhanced Raman spectroscopic (SERS) detection of synthetic chemical pesticides
Saute et al. Solution-based direct readout surface enhanced Raman spectroscopic (SERS) detection of ultra-low levels of thiram with dogbone shaped gold nanoparticles
Huang et al. Trace analysis of organic compounds in foods with surface‐enhanced Raman spectroscopy: Methodology, progress, and challenges
Song et al. Flexible nanocellulose-based SERS substrates for fast analysis of hazardous materials by spiral scanning
Jayan et al. Mesoporous silica coated core-shell nanoparticles substrate for size-selective SERS detection of chloramphenicol
Mandal et al. Progress in surface enhanced Raman scattering molecular sensing: A review
Yan et al. New type high-index dielectric nanosensors based on the scattering intensity shift
Wang et al. Silver-nanoparticles-loaded chitosan foam as a flexible SERS substrate for active collecting analytes from both solid surface and solution
Godoy et al. Ultrasensitive inkjet-printed based SERS sensor combining a high-performance gold nanosphere ink and hydrophobic paper
Hong et al. A simple fabrication of plasmonic surface-enhanced Raman scattering (SERS) substrate for pesticide analysis via the immobilization of gold nanoparticles on UF membrane
Mekonnen et al. Dielectric nanosheet modified plasmonic-paper as highly sensitive and stable SERS substrate and its application for pesticides detection
KR102257770B1 (en) Paper-based substrate for spectroscopic analysis and manufacturing method thereof
Hankus et al. Surface enhanced Raman scattering (SERS)-based next generation commercially available substrate: physical characterization and biological application
Puente et al. Silver-chitosan and gold-chitosan substrates for surface-enhanced Raman spectroscopy (SERS): Effect of nanoparticle morphology on SERS performance
Song et al. Gold-modified silver nanorod arrays for SERS-based immunoassays with improved sensitivity
Segal et al. Ultrasensitive plasmonic sensor for detecting sub-PPB levels of alachlor
Naqvi et al. Applied surface enhanced Raman Spectroscopy in plant hormones detection, annexation of advanced technologies: A review
TW201445125A (en) Method for manufacturing and using a test paper and chemical composition thereof
Ma et al. Transparent and flexible AuNSs/PDMS-based SERS substrates for in-situ detection of pesticide residues
KR101629569B1 (en) surface enhanced Raman scattering probe for detecting neurotransmitter, and preparing method of the same
Das et al. Highly stable In@ SiO2 core-shell nanostructures for ultraviolet surface-enhanced Raman spectroscopy

Legal Events

Date Code Title Description
N231 Notification of change of applicant
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant