KR102414417B1 - 다공성 실리콘 및 금속 나노입자를 포함하는 다공성 실리콘 나노센서 및 그의 제조방법 - Google Patents

다공성 실리콘 및 금속 나노입자를 포함하는 다공성 실리콘 나노센서 및 그의 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR102414417B1
KR102414417B1 KR1020210001404A KR20210001404A KR102414417B1 KR 102414417 B1 KR102414417 B1 KR 102414417B1 KR 1020210001404 A KR1020210001404 A KR 1020210001404A KR 20210001404 A KR20210001404 A KR 20210001404A KR 102414417 B1 KR102414417 B1 KR 102414417B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
silicon
nanosensor
porous silicon
neurotransmitter
metal nanoparticles
Prior art date
Application number
KR1020210001404A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102414417B9 (ko
Inventor
이상화
Original Assignee
가천대학교 산학협력단
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 가천대학교 산학협력단 filed Critical 가천대학교 산학협력단
Priority to KR1020210001404A priority Critical patent/KR102414417B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102414417B1 publication Critical patent/KR102414417B1/ko
Publication of KR102414417B9 publication Critical patent/KR102414417B9/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/65—Raman scattering
    • G01N21/658—Raman scattering enhancement Raman, e.g. surface plasmons
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2800/00—Detection or diagnosis of diseases
    • G01N2800/28—Neurological disorders
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2800/00—Detection or diagnosis of diseases
    • G01N2800/30—Psychoses; Psychiatry
    • G01N2800/302—Schizophrenia

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)

Abstract

본 발명은 실리콘(Si)층; 상기 실리콘층 상에 위치하고, 복수개의 실리콘(Si) 나노와이어 및 상기 실리콘 나노와이어 사이에 형성된 기공을 포함하는 실리콘 나노와이어 어레이; 및 상기 실리콘 나노와이어의 표면 상에 형성된 금속 나노입자;를 포함하는 다공성 실리콘 나노센서에 관한 것이다. 본 발명의 다공성 실리콘 및 금속 나노입자를 포함하는 다공성 실리콘 나노센서 및 그의 제조방법은 다공성 실리콘 및 금속 나노입자를 포함하는 다공성 실리콘 나노센서를 제조함으로써, 다공성 실리콘의 기공에 다량의 금속 나노입자를 균일하게 형성하고, 라만산란광의 포집을 극대화할 수 있는 효과가 있다.

Description

다공성 실리콘 및 금속 나노입자를 포함하는 다공성 실리콘 나노센서 및 그의 제조방법{POROUS SILICON NANOSENSOR COMPRISING POROUS SILICON AND METAL NANOPARTICLE AND METHOD OF MANUFACTURING SAME}
본 발명은 다공성 실리콘 및 금속 나노입자를 포함하는 다공성 실리콘 나노센서 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 다공성 실리콘의 기공에 다량의 금속 나노입자를 균일하게 형성하고, 라만산란광의 포집을 극대화할 수 있는 다공성 실리콘 나노센서 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
중추신경 정신질환의 발생빈도가 점점 높아가는 초고령화 현대사회에서 삶의 질에 대한 관심이 더욱 높아져가고 있으며 인체의 정신질환에 대한 실시간 진단 및 모니터링 필요성이 증폭되고 있다. 고령화가 진행되면서 중추신경계 정신질환의 발병률이 급격히 증가하고 있으며, 따라서 관련된 신경병성 질환의 조기 진단 및 예방의 필요성이 절실한 실정이다. 최근 심각한 사회문제로 대두되고 있는 우울증, 조현병(정신분열증)의 경우에는 정확한 조기진단이 매우 필요하나, 아직까지 유용하게 사용될 수 있는 혈중 바이오마커(bio-marker)의 개발이 부진하다.
일반적으로 체액기반 신경전달물질의 농도는 중앙신경계 외부의 유체에 0.01-1.0 μM 이하의 극미량으로 존재하며, 다양한 방해 성분들의 존재(glucose, uric acid, ascorbic acid, urea, glutathion 등)로 인한 실시간 검출의 어려움이 있다.
우선, 생화학적 분석 방법의 경우에는 정확한 질병진단에 필요한 체액 샘플의 제한성으로 인해서 실질적인 분석에 어려움이 많다. 크로마토그래피와 결합된 질량분석법은 고가의 분석비용과 정교한 시료전처리 과정으로 인해 실시간 검출이 어려우며, 특정한 항원-항체 화학 결합반응에 따른 형광이나 발색 유도법은 극소량의 신경전달물질을 분석하는데 한계가 있다. 또한 빠른 응답 특성을 가지는 전기화학적 산화방법은 과량으로 존재하는 아르코르브산과 동일한 산화전위 값을 가지므로 선택성 및 민감도가 낮은 문제가 있다.
또한 라만분광법의 경우, 라만분광기를 이용한 진동스펙트럼은 치환된 벤젠고리를 가지는 신경전달물질과 다른 대사산물간의 차이가 명확히 구분되고, 모노아민류 신경전달물질의 특성 피크만을 민감하게 검출하므로 구조적으로 상관성이 떨어지는 다른 신경전달물질(acetylcoline, glutamate, GABA)의 방해효과가 상당히 감소된다. 그러나 일반적인 라만분광법은 특성 피크의 세기가 매우 약하여 극미량의 시료 검출에는 상당한 어려움이 있다.
따라서 다양한 질병 세포에서 각각 특이적으로 나타나는 미량의 바이오마커(Biomarker)를 정확하게 감지할 수 있는 고감도 표적(Target) 물질의 발굴과 질병의 진행단계별로 정보를 줄 수 있는 여러 바이오마커를 다양한 생체 및 임상시료를 대상으로 개발할 필요가 있다.
본 발명의 목적은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로, 다공성 실리콘 및 금속 나노입자를 포함하는 다공성 실리콘 나노센서를 제조함으로써, 다공성 실리콘의 기공에 다량의 금속 나노입자를 균일하게 형성하고, 라만산란광의 포집을 극대화할 수 있는 다공성 실리콘 나노센서 및 그의 제조방법을 제공하는 데 있다.
또한 라만산란광의 포집을 극대화시킴으로써, 극소량으로도 신속하게 혈액 기반 신경전달물질을 고감도로 검출할 수 있는 다공성 실리콘 나노센서 및 그의 제조방법을 제공하는 데 있다.
또한 중추신경계 신경전달물질의 농도를 신뢰성 있게 반영할 수 있는 체액기반 바이오마커를 개발함으로써 정신질환과 관련된 다양한 질병들(파킨슨증, 치매, 헌팅톤 병 등)의 조기진단 및 모니터링이 가능한 다공성 실리콘 나노센서 및 그의 제조방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 실리콘(Si)층; 상기 실리콘층 상에 위치하고, 복수개의 실리콘(Si) 나노와이어 및 상기 실리콘 나노와이어 사이에 형성된 기공을 포함하는 실리콘 나노와이어 어레이; 및 상기 실리콘 나노와이어의 표면 상에 형성된 금속 나노입자; 를 포함하는 다공성 실리콘 나노센서가 제공된다.
상기 실리콘 나노와이어는 상기 실리콘층의 면방향에 대하여 수직으로 서로 길이 방향으로 평행하게 정렬된 것일 수 있다.
상기 금속 나노입자가 상기 기공에 위치할 수 있다.
상기 금속 나노입자가 금(Au), 은(Ag), 백금(Pt), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 팔라듐(Pd), 코발트(Co), 철(Fe), 니켈(Ni), 로듐(Rh), 루테늄(Ru), 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr) 및 이들의 합금으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
상기 다공성 실리콘 나노센서가 상기 금속 나노입자와 결합하는 신경 전달 물질을 검출하기 위한 것일 수 있다.
상기 신경 전달 물질이 모노아민을 포함할 수 있다.
상기 신경 전달 물질이 도파민, 세로토닌, 히스타민, 에피네프린, 노르에피네프린, 멜라토닌, 페닐에틸아민, 티라민, 트립타민, 옥토파민 및 감마아미노뷰티르산(GABA)으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
상기 다공성 실리콘 나노 센서가 표면 증강 라만 분광(SERS) 기반 센서일 수 있다.
상기 다공성 실리콘 나노 센서가 헌팅턴병, 파킨슨병, 치매, 우울증 및 정신분열증을 진단하기 위한 센서일 수 있다.
본 발명의 다른 하나의 측면에 따르면, (a) 실리콘(Si) 기판을 에칭액으로 에칭하여, 실리콘층; 및 상기 실리콘(Si)층 상에 복수개의 실리콘(Si) 나노와이어 및 상기 실리콘 나노와이어 사이에 형성된 기공을 포함하는 실리콘 나노와이어 어레이;를 형성하는 단계; 및 (b) 상기 실리콘층 및 상기 실리콘 나노와이어 어레이를 금속염 용액에 접촉시켜 상기 실리콘 나노와이어의 표면 상에 금속 나노입자를 형성하는 단계;를 포함하는 다공성 실리콘 나노센서의 제조방법이 제공된다.
단계 (a)의 상기 에칭액이 질산은(AgNO3) 및 불화수소(HF)를 포함할 수 있다.
단계 (a)가 금속촉매 화학식각(metal assisted chemical etching) 공정으로 수행될 수 있다.
단계 (a)와 (b) 사이에, 상기 실리콘 나노와이어 어레이를 산 용액으로 세척하여 상기 실리콘 나노와이어의 길이 방향의 끝단에 형성된 금속 덴드라이트(dendrite)를 제거하는 단계 (a');를 추가로 포함할 수 있다.
단계 (a')의 상기 산용액이 질산(HNO3) 용액일 수 있다.
단계 (b)의 상기 금속염 용액이 질산은(AgNO3), 염화금산(HAuCl4), 염화팔라듐(PdCl2) 및 질산구리(Cu(NO3)2)으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
단계 (b) 이후에, 상기 금속 나노입자가 표면에 형성된 실리콘 나노와이어를 질산(HNO3) 용액으로 세척하여 상기 실리콘 나노와이어의 길이방향의 끝단 및 상기 끝단 사이 중 적어도 어느 하나에 형성된 금속 나노입자를 제거하여 상기 기공을 외부와 통하게 하는 단계 (b');를 추가로 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 또 하나의 측면에 따르면, (1) 상기 다공성 실리콘 나노센서의 금속 나노입자에 신경 전달 물질을 결합시키는 단계; 및 (2) 상기 신경 전달 물질이 결합된 금속 나노입자에 라만 광을 조사하여 라만 신호를 측정하는 단계; 를 포함하는 신경 전달 물질의 검출 방법이 제공된다.
상기 신경 전달 물질이 모노아민을 포함할 수 있다.
상기 신경 전달 물질이 도파민, 세로토닌, 히스타민, 에피네프린, 노르에피네프린, 멜라토닌, 페닐에틸아민, 티라민, 트립타민, 옥토파민 및 감마아미노뷰티르산(GABA)으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
상기 신경 전달 물질의 검출 방법은 상기 금속 나노입자의 표면 플라즈몬 공명(surface plasmon resonance)으로 인해 상기 신경 전달 물질의 라만신호가 증폭되어 신경 전달 물질을 검출할 수 있다.
본 발명의 다공성 실리콘 및 금속 나노입자를 포함하는 다공성 실리콘 나노센서 및 그의 제조방법은 다공성 실리콘 및 금속 나노입자를 포함하는 다공성 실리콘 나노센서를 제조함으로써, 다공성 실리콘의 기공에 다량의 금속 나노입자를 균일하게 형성하고, 라만산란광의 포집을 극대화할 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명은 라만산란광의 포집을 극대화함으로써, 극소량(5-10μl)으로도 신속하게(10-30초) 혈액 기반 신경전달물질을 고감도로 검출할 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명은 체액 기반 다양한 생체분자들을 검출하고 정량화함으로서 임상에서 조기 진단 및 모니터링 도구로 활용할 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명은 중추신경계 신경전달물질의 농도를 신뢰성 있게 반영할 수 있는 체액기반 바이오마커를 개발함으로써 정신질환과 관련된 다양한 질병들(파킨슨증, 치매, 헌팅톤 병 등)의 조기진단 및 새로운 보조분석 툴로 적용할 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명은 다양한 생체분자 바이오마커의 진단연구 활성화 및 바이오센서 산업의 다양화를 유도하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 다공성 실리콘 나노센서의 제조방법 및 신경 전달 물질의 검출 방법을 보여주는 모식도이다.
도 2는 은 나노입자를 증착시키기 전(a)과 후(b)의 XRD 패턴을 비교한 그래프이다.
도 3a는 실시예 1에 따른 다공성 실리콘 템플릿(pSi)의 SEM 및 EDX 이미지이고, 도 3b는 실시예 2에 따른 나노센서(pSi @ Ag)의 SEM 및 EDX 이미지이고, 도 3c는 실시예 3에 따른 나노센서(pSi @ Ag-HNO3)의 SEM 및 EDX 이미지이다.
도 4a는 실시예 2에 따른 나노센서에 흡착된 도파민(DA)의 라만 스펙트럼이고, 도 4b는 실시예 3에 따른 나노센서에 흡착된 도파민(DA)의 라만 스펙트럼이고, 도 4c는 아스코르브산(AA) 존재하에 실시예 3에 따른 나노센서에 흡착된 도파민(DA)의 라만 스펙트럼이다.
도 5a는 도파민의 농도에 따른 라만 스펙트럼이고, 도 5b는 도파민의 농도에 따른 선형 회귀된 표준곡선이다.
도 6a는 세로토닌의 농도에 따른 라만 스펙트럼이고, 도 6b는 세로토닌의 농도에 따른 선형 회귀된 표준곡선이다.
도 7a는 실시예 3에 따른 나노센서에 흡착된 도파민, 세로토닌 및 혼합물(DA+ST) 각각의 라만 스펙트럼이고, 도 7b는 실시예 3에 따른 나노센서에 흡착된 수용액 상태의 혼합물(DA+ST) 및 분말과 수용액이 혼합된 상태의 혼합물(DA+ST) 각각의 라만 스펙트럼이다.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하도록 한다.
그러나, 이하의 설명은 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
본원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 본 발명의 다공성 실리콘 나노센서에 대하여 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 예시로서 제시되는 것으로, 이에 의해 본 발명이 제한되지는 않으며 본 발명은 후술할 청구범위의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 발명은 실리콘(Si)층; 상기 실리콘층 상에 위치하고, 복수개의 실리콘(Si) 나노와이어 및 상기 실리콘 나노와이어 사이에 형성된 기공을 포함하는 실리콘 나노와이어 어레이; 및 상기 실리콘 나노와이어의 표면 상에 형성된 금속 나노입자; 를 포함하는 다공성 실리콘 나노센서를 제공한다.
상기 실리콘 나노와이어는 상기 실리콘층의 면방향에 대하여 수직으로 서로 길이 방향으로 평행하게 정렬된 것일 수 있다.
상기 금속 나노입자가 상기 기공에 위치할 수 있다.
상기 금속 나노입자가 금(Au), 은(Ag), 백금(Pt), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 팔라듐(Pd), 코발트(Co), 철(Fe), 니켈(Ni), 로듐(Rh), 루테늄(Ru), 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr) 및 이들의 합금으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있고, 바람직하게는 은(Ag)을 포함할 수 있다.
상기 다공성 실리콘 나노센서가 상기 금속 나노입자와 결합하는 신경 전달 물질을 검출하기 위한 것일 수 있다.
상기 신경 전달 물질이 모노아민을 포함할 수 있다.
상기 모노아민은 아미노기 1개를 가진 화합물로, 일반식 RNH2로 표시되는 아민이지만 넓은 의미로는 이차 아민, 삼차 아민의 원자단 1개를 가진 화합물을 포함할 수 있고, 바람직하게는 방향족고리(aromatic ring)와 아미노기(amino group)가 2개의 탄소사슬(-CH2-CH2-)을 통해 연결된 구조를 갖는 신경전달물질 또는 호르몬을 포함할 수 있다.
상기 신경 전달 물질이 도파민, 세로토닌, 히스타민, 에피네프린, 노르에피네프린, 멜라토닌, 페닐에틸아민, 티라민, 트립타민, 옥토파민 및 감마아미노뷰티르산(GABA)으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있고, 바람직하게는 도파민 및 세로토닌으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
상기 다공성 실리콘 나노센서가 10-6 M 내지 10-12 M 농도의 신경 전달 물질을 고감도로 검출할 수 있다.
상기 다공성 실리콘 나노센서가 표면 증강 라만 분광(SERS) 기반 센서일 수 있다.
상기 다공성 실리콘 나노센서가 헌팅턴병, 파킨슨병, 치매, 우울증 및 정신분열증을 진단하기 위한 센서일 수 있고, 바람직하게는 조기 진단하기 위한 센서일 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 다공성 실리콘 나노센서의 제조방법 및 신경 전달 물질의 검출 방법을 보여주는 모식도이다. 이하 도 1을 참조하여 다공성 실리콘 나노센서의 제조방법 및 신경 전달 물질의 검출 방법에 대하여 상세히 설명하기로 한다.
먼저 실리콘(Si) 기판을 에칭액으로 에칭하여, 실리콘층; 및 상기 실리콘(Si)층 상에 복수개의 실리콘(Si) 나노와이어 및 상기 실리콘 나노와이어 사이에 형성된 기공을 포함하는 실리콘 나노와이어 어레이;를 형성한다(단계 a).
단계 (a)의 상기 에칭액이 질산은(AgNO3) 및 불화수소(HF)를 포함할 수 있다.
단계 (a)의 상기 질산은(AgNO3)의 농도가 0.15 M 내지 0.25 M일 수 있고, 상기 질산은의 농도가 0.15M 미만이면 에칭 효과가 미미하여 바람직하지 않고, 0.25M 초과이면 실리콘 나노와이어 어레이(SiNWA)가 균일하게 형성되지 않아 바람직하지 않다.
상기 불화수소(HF)의 농도가 4.5 M 내지 5.5 M일 수 있고, 상기 불화수소의 농도가 0.45M 미만이면 에칭 효과가 미미하여 바람직하지 않고, 0.55M 초과이면 실리콘 나노와이어 어레이(SiNWA)가 균일하게 형성되지 않아 바람직하지 않다.
단계 (a)는 0.5 내지 2 시간 동안 수행될 수 있고, 반응시간은 실리콘 기판의 식각 깊이에 영향을 미칠 수 있다.
단계 (a)가 금속촉매 화학식각(metal assisted chemical etching) 공정으로 수행될 수 있다.
상기 금속 촉매 화학 식각(Metal-Assisted Chemical Etch, MacEtch) 기술은 금속 촉매를 이용해 반도체를 식각하는 것으로, 식각용액에 담긴 웨이퍼에 산화환원 반응을 일으켜 반도체를 식각하는 방법이다. 웨이퍼에 금속입자를 증착하고 식각용액에 담그면 금속과 반도체의 계면에서 산화환원반응이 일어나 금속이 반도체 내부로 점점 파고 들어가면서 반도체를 식각하게 된다. MacEtch는 비등방성 식각특성을 가지며, 크리스탈 데미지와 플라즈마 데미지를 형성하지 않아 식각으로 인한 반도체 표면 결함을 최소화할 수 있는 식각 방식이다.
단계 (a)와 (b) 사이에, 상기 실리콘 나노와이어 어레이를 산 용액으로 세척하여 상기 실리콘 나노와이어의 길이 방향의 끝단에 형성된 금속 덴드라이트(dendrite)를 제거하는 단계 (a');를 추가로 포함할 수 있다.
상기 산용액이 질산(HNO3) 용액일 수 있다.
상기 단계 (a')는 1분 내지 30분 동안 수행될 수 있고, 바람직하게는 1분 내지 15분 동안 수행될 수 있다.
상기 단계 (a')를 수행함으로써, 상기 실리콘 나노와이어의 표면 상에 금속 나노입자를 효과적으로 증착시킬 수 있어 상기 기공에 다량의 금속 나노입자를 균일하게 형성할 수 있다.
다음으로, 상기 실리콘층 및 상기 실리콘 나노와이어 어레이를 금속염 용액에 접촉시켜 상기 실리콘 나노와이어의 표면 상에 금속 나노입자를 형성하고, 다공성 실리콘 나노센서를 제조한다(단계 b).
단계 (b)의 상기 금속염 용액이 질산은(AgNO3), 염화금산(HAuCl4), 염화팔라듐(PdCl2) 및 질산구리(Cu(NO3)2)으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
단계 (b) 이후에, 상기 금속 나노입자가 표면에 형성된 실리콘 나노와이어를 질산(HNO3) 용액으로 세척하여 상기 실리콘 나노와이어의 길이 방향의 끝단 및 상기 끝단 사이 중 적어도 어느 하나에 형성된 금속 나노입자를 제거하여 상기 기공을 외부와 통하게 하는 단계 (b');를 추가로 포함할 수 있고, 바람직하게는 단계 (b) 이후에, 상기 금속 나노입자가 표면에 형성된 실리콘 나노와이어를 질산(HNO3) 용액으로 세척하여 상기 실리콘 나노와이어의 길이 방향의 끝단과 끝단 사이에 형성된 금속 나노입자를 제거하여 상기 기공을 외부와 통하게 하는 단계 (b');를 추가로 포함할 수 있다.
단계 (b')는 1분 내지 10분 동안 수행될 수 있다.
단계 (b')를 수행함으로써, 상기 다공성 실리콘 나노센서의 표면 상에 위치하는 금속 나노입자를 제거할 수 있고, 라만산란광의 포집을 극대화할 수 있다.
본 발명은 무전해 에칭 공정을 통해 다공성 실리콘 칩을 제조하고, 실리콘 표면에 형성된 hydride(Si-H) 그룹의 강한 환원력에 의해서 기공 내부에 다량의 나노메탈을 형성할 수 있다.
또한 본 발명은 (1) 상기 다공성 실리콘 나노센서의 금속 나노입자에 신경 전달 물질을 결합시키는 단계; 및 (2) 상기 신경 전달 물질이 결합된 금속 나노입자에 라만 광을 조사하여 라만 신호를 측정하는 단계; 를 포함하는 신경 전달 물질의 검출 방법이 제공된다.
상기 신경 전달 물질이 모노아민을 포함할 수 있다.
상기 신경 전달 물질이 도파민, 세로토닌, 히스타민, 에피네프린, 노르에피네프린, 멜라토닌, 페닐에틸아민, 티라민, 트립타민, 옥토파민 및 감마아미노뷰티르산(GABA)으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
상기 신경 전달 물질의 검출 방법은 상기 금속 나노입자의 표면 플라즈몬 공명(surface plasmon resonance)으로 인해 상기 신경 전달 물질의 라만신호가 증폭되어 신경 전달 물질을 검출할 수 있다.
도 1을 참조하면, 은 나노입자(AgNP)가 증착된 다공성 실리콘 층은 금속촉매 화학식각과 무전해 도금 방법을 통해 제조되고, 종래의 나노센서는 표면에 직접 노출되는 나노메탈의 산화가 쉽게 일어나서 감도의 지속적 유지가 어려우나, 본 발명은 다공성 실리콘의 기공에 나노은이 형성되어 주변 공기에 직접 노출되지 않아 쉽게 산화가 일어나지 않는다.
[실시예]
본 발명에 사용된 도파민 (dopamine, 99%, C8H11NO2), 세로토닌 (serotonin, 99%, C10H12N2O), 질산은 (silver nitrate, 99%, AgNO3), 불화수소 (hydrogen fluoride, 48%, HF), 염산 (hydrochloric acid, 35%, HCl), 질산 (nitric acid, 70%, HNO3), 에탄올 (ethanol, 99.5%, C2H5OH), 아세톤 (acetone, 99.5%) 및 아스코르브 산(ascorbic acid, 99%)은 모두 Sigma-Aldrich에서 구입하여 사용하였다. 또한 실리콘 웨이퍼(p-type, 저항 < 0.0015 Ωcm-2, 면방향 (100), 두께 525 μm)는 Virginia Semiconductor에서 구입하여 사용하였다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 들어 설명하도록 한다. 그러나 이는 예시를 위한 것으로서 이에 의하여 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
실시예 1: 다공성 실리콘 템플릿 제조
실리콘 웨이퍼를 홈-메이드 테플론 셀 내에서 0.2M 질산은(AgNO3)과 5.0M 불화수소(HF)를 1:1의 부피비로 혼합한 에칭액에 1시간 동안 담가 금속촉매 화학식각(metal assisted chemical etching)을 수행하였다. 상기 금속촉매 화학식각(metal assisted chemical etching)을 통해 실리콘 웨이퍼 표면 상에 은(Ag) 입자가 증착되고, 증착된 은 입자 바로 아래에 위치하는 실리콘(Si)이 상기 에칭액에 의해 용해된다. 이어서 상기 은 입자가 상기 실리콘 웨이퍼의 면방향에 대하여 깊이 방향으로 이동하면서 상기 실리콘 웨이퍼를 에칭하였다.
결과적으로 실리콘 층 상에 복수개의 실리콘(Si) 나노와이어 및 상기 실리콘 나노와이어 사이에 형성된 기공을 포함하는 실리콘 나노와이어 어레이가 형성된 다공성 실리콘 템플릿(porous silicon template, pSi)을 제조하였다.
이어서 상기 다공성 실리콘 템플릿을 1.0 mM 질산(HNO3)으로 10분 동안 헹구어 은 덴드라이트를 제거한 다음 증류수(DI)와 무수 에탄올로 세척하여 불순물과 화학 시약을 제거하여 은 덴드라이트가 제거된 다공성 실리콘 템플릿을 제조하였다.
실시예 2: 질산(HNO 3 ) 처리하지 않은 나노센서(pSi @ Ag)의 제조
실시예 1에 따라 제조된 은 덴드라이트가 제거된 다공성 실리콘 템플릿을 상기 테프론 셀 내에서 0.01M 질산은(AgNO3) 5mL에 30분 동안 침지시키고, 에탄올로 헹군 후, 질소 분위기에서 건조한 다음 상기 테프론 셀에서 꺼내 다공성 실리콘 템플릿에 다수의 은 나노입자(AgNP)가 증착된 나노센서(pSi @ Ag)를 제조하였다.
실시예 3: 질산(HNO 3 ) 처리한 나노센서(pSi @ Ag-HNO 3 )의 제조
실시예 2에 따라 제조된 기판 구조체를 1.0 mM 질산(HNO3) 용액으로 3분 동안 처리하고, 증류수(DI)와 에탄올로 완전히 헹군 후 질소 분위기에서 건조시켜 상기 다공성 실리콘 템플릿의 표면에 위치한 은 나노입자(AgNP)를 제거함으로써, 다공성 실리콘 템플릿의 기공 내부에 은 나노입자(AgNP)가 증착된 나노센서(pSi @ Ag-HNO3)를 제조하였다.
소자실시예 1-1: 나노센서를 이용한 신경 전달 물질의 검출
실시예 2에 따라 제조된 나노센서(pSi @ Ag)를 신경 전달 물질인 10-6 M 도파민(dopamine, DA)을 포함하는 수용액에 침지시켜 2시간 동안 배양한 후, 질소 분위기에서 완전히 건조하여 상기 나노센서(pSi @ Ag)에 도파민을 흡착시켰다. Raman Spectroscopy(Monora500i, ANDOR, He-Ne laser 632.8 nm)는 상기 나노센서(pSi @ Ag)에 흡착된 도파민을 검출하기 위해 사용되었다.
소자실시예 1-2 내지 5-2
소자실시예 1-2 내지 5-2는 센서의 종류, 신경 전달 물질의 종류, 농도 및 상태를 다르게 하여 소자실시예 1-1과 동일한 방법으로 수행하였고, 구체적인 구성은 하기 표 1에 기재하였다. DA는 도파민, AA는 아스코르브산, ST는 세로토닌을 의미한다.
센서 신경 전달 물질 신경 전달 물질의 상태
소자실시예 1-1 실시예 2
(pSi @ Ag)		 10-6 M DA 수용액
소자실시예 1-2 10-8 M DA 수용액
소자실시예 1-3 10-10 M DA 수용액
소자실시예 2-1 실시예 3
(pSi @ Ag-HNO3)		 10-6 M DA 수용액
소자실시예 2-2 10-8 M DA 수용액
소자실시예 2-3 10-10 M DA 수용액
소자실시예 3-1 실시예 3
(pSi @ Ag-HNO3)		 10-6 M DA + 10-5 M AA 수용액
소자실시예 3-2 10-8 M DA + 10-5 M AA 수용액
소자실시예 3-3 10-10 M DA + 10-5 M AA 수용액
소자실시예 3-4 10-12 M DA + 10-5 M AA 수용액
소자실시예 4-1 실시예 3
(pSi @ Ag-HNO3)		 10-6 M ST 수용액
소자실시예 4-2 10-8 M ST 수용액
소자실시예 4-3 10-10 M ST 수용액
소자실시예 4-4 10-12 M ST 수용액
소자실시예 5-1 실시예 3
(pSi @ Ag-HNO3)		 10-8 M (DA+ ST)
+ 10-5 M AA		 수용액
소자실시예 5-2 실시예 3
(pSi @ Ag-HNO3)		 10-8 M (DA+ ST) 분말 및 수용액
[시험예]
시험예 1: XRD 분석
도 2는 은 나노입자를 증착시키기 전(a)과 후(b)의 XRD 패턴을 비교한 그래프이다.
도 2에 따르면, (a)의 다공성 실리콘 템플릿 (100) 웨이퍼는 각각 결정질 Si (400)의 κa 및 κb에 기인한 69°에서 강한 피크와 62°에서 약한 피크가 나타났다. (a)의 오른쪽에 표시된 2θ = 69.5°주변의 이중 피크(doublet peak)는 Cu-Kα1 및 Cu-Kα2 라인에 기인한다. 또한 (a)의 삽도는 질산(HNO3) 처리에 의해 완전히 제거되지 않은 면심 입방체 (fcc) 결정 Ag의 Ag (111) 및 Ag (200) 평면에 할당된 38° 및 44°에서 작은 피크를 보여준다.
또한 (b)는 각각 Ag (220) 및 Ag (311) 평면에 할당된 64.5° 및 78°에서 추가 XRD 피크가 나타났고, 38° 및 44°에서 피크 강도는 (b)의 삽도에서 볼 수 있듯이 더 증가했다.
시험예 2: SEM 및 EDX 분석
도 3a는 실시예 1에 따른 다공성 실리콘 템플릿(pSi)의 SEM 및 EDX 이미지이고, 도 3b는 실시예 2에 따른 나노센서(pSi @ Ag)의 SEM 및 EDX 이미지이고, 도 3c는 실시예 3에 따른 나노센서(pSi @ Ag-HNO3)의 SEM 및 EDX 이미지이다. 주사 전자 현미경(SEM, Hitachi, S-4700)을 이용하여 측정하였고, 스케일 바는 10 μm 이다.
도 3a에 따르면, 실리콘층 상에 복수개의 실리콘(Si) 나노와이어 및 상기 실리콘 나노와이어 사이에 형성된 기공을 포함하는 실리콘 나노와이어 어레이가 형성된 다공성 실리콘 템플릿(porous silicon template)의 SEM 이미지를 확인할 수 있고, EDX 분석을 통해 상기 다공성 실리콘 템플릿이 8.1 wt % 은(Ag)을 함유하고 있음을 알 수 있다.
또한 도 3b에 따르면, 상기 다공성 실리콘 템플릿을 0.01 M 질산은(AgNO3) 용액에 30분 동안 침지하여 제조한 실시예 2의 은(Ag) 함량은 8.1 wt %에서 27.41 wt %로 증가했고, 단면 SEM 이미지는 더 거칠어졌다. 상기 다공성 실리콘 템플릿의 기공에 은 나노입자를 증착하는 것은 금속 원자와 반도체 물질 사이의 약한 상호 작용의 결과로서, layer-plus-island 성장 메커니즘을 따른다.
또한 도 3c에 따르면, 실시예 3은 3분 동안 1.0mM 질산(HNO3) 처리함으로써 상기 나노센서의 표면 상에 위치한 은 나노입자가 제거되어 SEM 이미지가 더욱 균일한 모폴로지를 나타냈으며, 도 3b 및 3c의 노란색 박스(top-view)를 비교하면 질산(HNO3) 처리 후 모폴로지가 더욱 뚜렷해짐을 알 수 있다. 또한 EDX 분석 결과 은(Ag) 함량이 27.41 wt %에서 18.03 wt %로 감소했음을 확인했으며, 이는 질산(HNO3) 헹굼 처리가 나노센서의 외부 표면에 위치하는 은 나노입자(AgNP)를 제거하는 데 효과적이며 안정적인 SERS 측정을 위해 균일한 구조를 형성할 수 있게 하는 것을 의미한다.
시험예 3: 나노센서에 따른 라만 스펙트럼 분석
도 4a는 실시예 2에 따른 나노센서에 흡착된 도파민(DA)의 라만 스펙트럼이고, 도 4b는 실시예 3에 따른 나노센서에 흡착된 도파민(DA)의 라만 스펙트럼이고, 도 4c는 아스코르브산(AA) 존재하에 실시예 3에 따른 나노센서에 흡착된 도파민(DA)의 라만 스펙트럼이다. 라만 스펙트럼은 마이크로 라만 분광기 (Monora500i, ANDOR, He-Ne laser 632.8 nm)를 사용하여 측정하였다.
도 4a에 따르면, 실시예 2에 따른 질산(HNO3) 처리하지 않은 나노센서를 사용한 소자실시예 1-1 내지 1-2은 1045, 1142, 1335, 1480 및 1610 cm-1에서 도파민의 라만 피크를 나타냈으며, 이는 각각 C-O-H 벤딩(bending), ν15, ν3, ν19b 및 ν8b에 대응한다. 실시예 2에 따른 나노센서의 외부 표면에 위치하는 과도한 Ag 나노입자로 인해 센서의 피크 해상도(peak resolution)가 감소하고 베이스라인(baseline)이 안정하지 않았다.
또한 도 4b에 따르면, 실시예 3에 따른 질산(HNO3) 처리 후 나노센서를 사용한 소자실시예 2-1 내지 2-3은 도파민의 ring breathing에 속하는 790cm-1에서 추가 피크가 나타났다.
또한 도 4c에 따르면, 아스코르브 산(AA)은 중추신경계(central nervous system, CNS)에서 신경 전달 물질과 공존하며 도파민의 산화를 억제한다. 이로 인해 아스코르브 산의 존재 하에서 도파민을 흡착시킨 소자실시예 3-1 내지 3-3은 아스코르브 산(AA)의 존재로 인해 더 뚜렷한 라만 스펙트럼이 나타나고, 950, 1235, 1270 및 1440 cm-1에서 추가 도파민(DA) 피크가 명확하게 관찰되었다.
시험예 4: 도파민의 농도에 따른 라만 스펙트럼 및 회귀 분석
도 5a는 도파민의 농도에 따른 라만 스펙트럼이고, 도 5b는 도파민의 농도에 따른 선형 회귀된 표준곡선이다. 라만 스펙트럼은 마이크로 라만 분광기 (Monora500i, ANDOR, He-Ne laser 632.8 nm)를 사용하여 측정하였다.
도 5a에 따르면, 소자실시예 3-1 내지 3-4는 635, 745, 790, 950, 1045, 1142, 1270, 1335, 1440, 1480 및 1610 cm-1에서 도파민(DA)의 뚜렷한 라만 피크를 나타냈고, 이는 각각 CH wagging, CC=O stretching, ring breathing, NH twisting, CN stretching, CO stretching, CO asymmetric stretching, CH bending, CH2 bending scissors 및 aromatic C=C stretching에 대응한다. 라만 스펙트럼의 강도는 도파민(DA)의 농도에 비례하여 감소했으며, 10-12 M의 피코 몰(pM) 농도에서도 특정 도파민(DA) 피크가 명확하게 관찰되었다.
또한 도 5b에 따르면, 하기 식 1에 따라 계산된 선형 회귀된 표준 곡선으로, 1045 cm-1에서 피크 강도와 도파민(DA)의 농도 로그 (10-6 M 내지 10-12 M) 사이에 좋은 선형성을 확인할 수 있었고, 이는 도파민 신경 전달 물질의 표준 곡선이 6 자릿수(six-orders-of-magnitude) 이상의 우수한 동적 선형 범위를 보여줌을 의미한다.
[식 1]
y = -2225x + 28400 (R2 = 0.99)
y는 1045 cm-1 에서 피크 높이(peak height)이고, x는 도파민 농도의 로그(logarithm)이다.
시험예 5: 세로토닌의 농도에 따른 라만 스펙트럼 및 회귀 분석
도 6a는 세로토닌의 농도에 따른 라만 스펙트럼이고, 도 6b는 세로토닌의 농도에 따른 선형 회귀된 표준곡선이다. 라만 스펙트럼은 마이크로 라만 분광기 (Monora500i, ANDOR, He-Ne laser 632.8 nm)를 사용하여 측정하였다.
도 6a에 따르면, 소자실시예 4-1 내지 4-4는 750, 940, 1200, 1305, 1368, 1548 및 1620 cm-1에서 세로토닌(ST)의 특징적인 라만 피크를 나타냈고, 이는 각각 indole ring stretching, C-H in ring stretching, O-H stretching, CH2 twisting, CH2 wagging, vibrate stretching of indole ring, 및 C=C in benzene stretching에 대응한다.
또한 도 6b에 따르면, 하기 식 2에 따라 계산된 선형 회귀된 표준 곡선으로, 940 cm-1에서 피크 강도와 세로토닌(ST) 농도의 로그 (10-6 M 내지 10-12 M) 사이에 좋은 선형성을 확인할 수 있었고, 이는 세로토닌 신경 전달 물질의 표준 곡선이 6 자릿수(six-orders-of-magnitude) 이상의 우수한 동적 선형 범위를 보여줌을 의미한다.
[식 2]
y = -1056.91x + 16028.18 (R2 = 0.9864)
y는 940 cm-1 에서 피크 높이(peak height)이고, x는 세로토닌 농도의 로그(logarithm)이다.
시험예 6: 도파민 및 세로토닌을 포함하는 혼합물의 스펙트럼 및 회귀 분석
도 7a는 실시예 3에 따른 나노센서에 흡착된 도파민, 세로토닌 및 혼합물(DA+ST) 각각의 라만 스펙트럼이고, 도 7b는 실시예 3에 따른 나노센서에 흡착된 수용액 상태의 혼합물(DA+ST) 및 분말과 수용액이 혼합된 상태의 혼합물(DA+ST) 각각의 라만 스펙트럼이다. 라만 스펙트럼은 마이크로 라만 분광기 (Monora500i, ANDOR, He-Ne laser 632.8 nm)를 사용하여 측정하였다.
도 7a에 따르면, 소자실시예 5-1은 750, 830, 906, 945, 1200, 1302, 1368, 1465, 1555 및 1615 cm-1에서 세로토닌(ST)의 특성 피크와 630, 1046, 1142, 1230, 1332 및 1476 cm-1에서 도파민(DA)의 특성 피크가 나타났고, 790, 950 및 1610 cm-1에서 도파민(DA)의 일부 피크는 더 강한 세로토닌(ST) 밴드와 겹쳐 사라졌다.
또한 도 7b에 따르면, 분말과 수용액이 혼합된 상태의 혼합물(DA+ST)을 결합시킨 소자실시예 5-2는 용액 상태의 혼합물(DA+ST)을 결합시킨 소자실시예 5-1보다 더 강한 라만 피크를 보였으며, 분자간 상호 작용으로 인해 약간의 피크 이동이 관찰된 것으로 보인다. 예를 들어, DA와 ST는 모두 용액 상태에서 쉽게 양성자화 또는 탈 양성자화되는 하이드록시기 및 아민기를 보유하며, 상기와 같은 작용기의 화학적 상태는 라멘 밴드(Ramen bands)의 진동 모드 빈도에 영향을 미칠 수 있다. 특히, O-H stretching과 CO stretching vibrations (1190cm-1에서 분말 상태 vs. 1200cm-1에서 용액 상태)에 기인한 ST의 라만 피크는 10cm-1의 큰 차이를 나타냈다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (20)

  1. 실리콘(Si)층;
    상기 실리콘층 상에 위치하고, 복수개의 실리콘(Si) 나노와이어 및 상기 실리콘 나노와이어 사이에 형성된 기공을 포함하는 실리콘 나노와이어 어레이; 및
    상기 실리콘 나노와이어의 표면 상에 형성된 금속 나노입자; 를 포함하는 다공성 실리콘 나노센서이고,
    상기 금속 나노입자가 은(Ag)을 포함하고,
    상기 다공성 실리콘 나노센서가 상기 금속 나노입자와 결합하는 신경 전달 물질을 검출하기 위한 것이고,
    상기 신경 전달 물질이 도파민 및 세로토닌으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하고,
    상기 다공성 실리콘 나노센서가 10-6 M 내지 10-12 M 농도의 신경 전달 물질을 고감도로 검출하고
    상기 다공성 실리콘 나노센서가 헌팅턴병, 파킨슨병, 치매, 우울증 및 정신분열증으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 조기 진단하기 위한 것인, 다공성 실리콘 나노센서.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 실리콘 나노와이어는 상기 실리콘층의 면방향에 대하여 수직으로 서로 길이 방향으로 평행하게 정렬된 것을 특징으로 하는 다공성 실리콘 나노센서.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 금속 나노입자가 상기 기공에 위치하는 것을 특징으로 하는 다공성 실리콘 나노센서.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서,
    상기 다공성 실리콘 나노 센서가 표면 증강 라만 분광(SERS) 기반 센서인 것을 특징으로 하는 다공성 실리콘 나노센서.
  9. 삭제
  10. 제1항에 따른 다공성 실리콘 나노센서의 제조방법이고,
    상기 다공성 실리콘 나노센서의 제조방법은
    (a) 실리콘(Si) 기판을 에칭액으로 에칭하여, 실리콘층; 및 상기 실리콘(Si)층 상에 복수개의 실리콘(Si) 나노와이어 및 상기 실리콘 나노와이어 사이에 형성된 기공을 포함하는 실리콘 나노와이어 어레이;를 형성하는 단계; 및
    (b) 상기 실리콘층 및 상기 실리콘 나노와이어 어레이를 금속염 용액에 접촉시켜 상기 실리콘 나노와이어의 표면 상에 금속 나노입자를 형성하는 단계;를
    포함하는 다공성 실리콘 나노센서의 제조방법.
  11. 제10항에 있어서,
    단계 (a)의 상기 에칭액이 질산은(AgNO3) 및 불화수소(HF)를 포함하는 것을 특징으로 하는 다공성 실리콘 나노센서의 제조방법.
  12. 제10항에 있어서,
    단계 (a)의 상기 에칭이 금속촉매 화학식각(metal assisted chemical etching) 공정으로 수행되는 것을 특징으로 하는 다공성 실리콘 나노센서의 제조방법.
  13. 제10항에 있어서,
    단계 (a)와 (b) 사이에,
    상기 실리콘 나노와이어 어레이를 산 용액으로 세척하여 상기 실리콘 나노와이어의 길이 방향의 끝단에 형성된 금속 덴드라이트(dendrite)를 제거하는 단계 (a');를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 다공성 실리콘 나노센서의 제조방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 산용액이 질산(HNO3) 용액인 것을 특징으로 하는 다공성 실리콘 나노센서의 제조방법.
  15. 제10항에 있어서,
    단계 (b)의 상기 금속염 용액이 질산은(AgNO3), 염화금산(HAuCl4), 염화팔라듐(PdCl2) 및 질산구리(Cu(NO3)2)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 다공성 실리콘 나노센서의 제조방법.
  16. 제10항에 있어서,
    단계 (b) 이후에,
    상기 금속 나노입자가 표면에 형성된 실리콘 나노와이어를 질산(HNO3) 용액으로 세척하여 상기 실리콘 나노와이어의 길이방향의 끝단 및 상기 끝단 사이 중 적어도 어느 하나에 형성된 금속 나노입자를 제거하여 상기 기공을 외부와 통하게 하는 단계 (b');를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 다공성 실리콘 나노센서의 제조방법.
  17. (1) 제1항에 따른 다공성 실리콘 나노센서의 금속 나노입자에 신경 전달 물질을 결합시키는 단계; 및
    (2) 상기 신경 전달 물질이 결합된 금속 나노입자에 라만 광을 조사하여 라만 신호를 측정하는 단계; 를
    포함하는 신경 전달 물질의 검출 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 신경 전달 물질이 모노아민을 포함하는 것을 특징으로 하는 신경 전달 물질의 검출 방법.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 신경 전달 물질이 도파민, 세로토닌, 히스타민, 에피네프린, 노르에피네프린, 멜라토닌, 페닐에틸아민, 티라민, 트립타민, 옥토파민 및 감마아미노뷰티르산(GABA)으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 신경 전달 물질의 검출 방법.
  20. 제17항에 있어서,
    상기 신경 전달 물질의 검출 방법은 상기 금속 나노입자의 표면 플라즈몬 공명(surface plasmon resonance)으로 인해 상기 신경 전달 물질의 라만신호가 증폭되어 신경 전달 물질을 검출하는 것을 특징으로 하는 신경 전달 물질의 검출 방법.
KR1020210001404A 2021-01-06 2021-01-06 다공성 실리콘 및 금속 나노입자를 포함하는 다공성 실리콘 나노센서 및 그의 제조방법 KR102414417B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210001404A KR102414417B1 (ko) 2021-01-06 2021-01-06 다공성 실리콘 및 금속 나노입자를 포함하는 다공성 실리콘 나노센서 및 그의 제조방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210001404A KR102414417B1 (ko) 2021-01-06 2021-01-06 다공성 실리콘 및 금속 나노입자를 포함하는 다공성 실리콘 나노센서 및 그의 제조방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR102414417B1 true KR102414417B1 (ko) 2022-06-28
KR102414417B9 KR102414417B9 (ko) 2023-11-13

Family

ID=82268471

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020210001404A KR102414417B1 (ko) 2021-01-06 2021-01-06 다공성 실리콘 및 금속 나노입자를 포함하는 다공성 실리콘 나노센서 및 그의 제조방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102414417B1 (ko)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011201769A (ja) * 2010-03-23 2011-10-13 Inst Chemii Fizycznej Polskiej Akademii Nauk 表面増強ラマン散乱の研究用の基板
KR101087267B1 (ko) * 2009-10-13 2011-11-29 고려대학교 산학협력단 실리콘 나노와이어/탄소나노튜브/징크옥사이드 코어/다중쉘 나노복합체의 제조방법 및 상기 나노복합체를 포함하는 태양전지
KR101396823B1 (ko) * 2012-12-10 2014-05-20 재단법인대구경북과학기술원 국소 표면 플라즈몬 공명 센서
KR101544105B1 (ko) * 2015-03-12 2015-08-12 가천대학교 산학협력단 플라워 형태의 금 나노입자가 포함된 적층체 및 그의 제조방법
KR20180135668A (ko) * 2017-06-13 2018-12-21 중앙대학교 산학협력단 도파민 검출용 센서 및 이의 제조 방법
KR20200006455A (ko) * 2018-07-10 2020-01-20 재단법인 아산사회복지재단 표면증강 라만분광용 기판 및 이의 제조방법
JP2021524765A (ja) * 2018-05-29 2021-09-16 インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーションＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｂｕｓｉｎｅｓｓ Ｍａｃｈｉｎｅｓ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ バイオセンサ・パッケージ

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101087267B1 (ko) * 2009-10-13 2011-11-29 고려대학교 산학협력단 실리콘 나노와이어/탄소나노튜브/징크옥사이드 코어/다중쉘 나노복합체의 제조방법 및 상기 나노복합체를 포함하는 태양전지
JP2011201769A (ja) * 2010-03-23 2011-10-13 Inst Chemii Fizycznej Polskiej Akademii Nauk 表面増強ラマン散乱の研究用の基板
KR101396823B1 (ko) * 2012-12-10 2014-05-20 재단법인대구경북과학기술원 국소 표면 플라즈몬 공명 센서
KR101544105B1 (ko) * 2015-03-12 2015-08-12 가천대학교 산학협력단 플라워 형태의 금 나노입자가 포함된 적층체 및 그의 제조방법
KR20180135668A (ko) * 2017-06-13 2018-12-21 중앙대학교 산학협력단 도파민 검출용 센서 및 이의 제조 방법
JP2021524765A (ja) * 2018-05-29 2021-09-16 インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーションＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｂｕｓｉｎｅｓｓ Ｍａｃｈｉｎｅｓ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ バイオセンサ・パッケージ
KR20200006455A (ko) * 2018-07-10 2020-01-20 재단법인 아산사회복지재단 표면증강 라만분광용 기판 및 이의 제조방법

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Gregory Barbillon. Fabrication and SERS Performances of Metal/Si and Metal/ZnO Nanosensors: A Review. Coating Vol.9, no.2, p86, 2019.01.30.* *

Also Published As

Publication number Publication date
KR102414417B9 (ko) 2023-11-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Jian et al. Electrochemically reduced graphene oxide/gold nanoparticles composite modified screen-printed carbon electrode for effective electrocatalytic analysis of nitrite in foods
Fu et al. Development of a novel nitrite electrochemical sensor by stepwise in situ formation of palladium and reduced graphene oxide nanocomposites
Norrod et al. Quantitative comparison of five SERS substrates: sensitivity and limit of detection
JP4871787B2 (ja) 表面増強振動分光分析を行うための分析試料用保持部材の製造方法
CN108828047B (zh) 一种检测水体中汞离子的方法
Wiriyakun et al. Site-selective controlled dealloying process of gold-silver nanowire array: a simple approach towards long-term stability and sensitivity improvement of SERS substrate
CN113030064B (zh) 一种表面增强拉曼散射基底及其制备方法和应用
CN106006548A (zh) 一种贵金属纳米颗粒表面修饰的氧化锌纳米线阵列的制备方法
US8568825B2 (en) Ultra-sensitive simultaneous electrochemical determination of arsenic, mercury and copper
Vo et al. Nanosilver-embedded silicon nanowires as a SERS-active substrate for the ultrasensitive detection of monoamine neurotransmitters
CN110987897B (zh) 一种用于气体检测的表面增强拉曼散射基底材料及其制备方法
Zhang et al. In situ deposition of silver nanoparticles on polydopamine nanospheres for an ultrasensitive electrochemical aptasensor of ochratoxin A
CN107643331A (zh) 一种电极表面修饰材料及其制备方法和应用
CN104865241A (zh) 一种合金纳米粒子修饰的电致发光细胞传感纸芯片的制备
Dao et al. Fabrication of uniform arrays of silver nanoparticles on silicon by electrodeposition in ethanol solution and their use in SERS detection of difenoconazole pesticide
Habibi et al. Simultaneous electrochemical determination of morphine and methadone by using CMK-5 mesoporous carbon and multivariate calibration
JP3714671B2 (ja) 表面増強ラマン散乱活性基板の作成方法
KR102414417B1 (ko) 다공성 실리콘 및 금속 나노입자를 포함하는 다공성 실리콘 나노센서 및 그의 제조방법
Chang et al. Microporous PdCuB nanotag-based electrochemical aptasensor with Au@ CuCl2 nanowires interface for ultrasensitive detection of PD-L1-positive exosomes in the serum of lung cancer patients
He et al. Hydrophobic plasmonic silver membrane as SERS-active catcher for rapid and ultrasensitive Cu (II) detection
Cai et al. Reusable 3D silver superposed silica SERS substrate based on the Griess reaction for the ratiometric detection of nitrite
JP2008128786A (ja) 表面増強振動分光分析用治具及びその製造方法
US9631280B2 (en) Method of manufacturing palladium thin film by using electroless-plating method
CN110308138A (zh) 一种多功能表面增强拉曼基底材料及其制备方法和应用
Bhardwaj et al. Plasmonic 3-D wrinkled polymeric shrink film-based SERS substrates for pesticide detection on real-world surfaces

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
G170 Re-publication after modification of scope of protection [patent]