KR102501486B1 - System and method for analysing spectroscopy signal generated in nanoparticles or nanostructures - Google Patents
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Abstract
본 발명의 목적은 발광 신호의 변화가 유래되는 나노 입자 또는 나노 구조체의 위치를 산란광 신호에서 추출하고, 이에 결합된 발광 신호 발생 재료의 신호를 동시에 측정하여 나노 입자 또는 나노 구조체에 의한 발광 신호 조절 변경 능력을 정량적으로 측정 분석할 수 있는 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 시스템 및 분석 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 시스템은, 발광 재료가 결합된 나노 입자 또는 나노 구조체; 및 발광 재료가 결합된 나노 입자 또는 나노 구조체에 의해 산란되는 동시에 발광 재료에서 발광이 발생되는 광을 플립핑(Flipping)하는 플립핑 미러(Flipping Mirror);를 포함하는 것을 특징으로 한다.An object of the present invention is to extract the position of the nanoparticle or nanostructure from which the change in the luminescent signal is derived from the scattered light signal, and simultaneously measure the signal of the luminescent signal generating material coupled thereto to change the control of the luminescent signal by the nanoparticle or nanostructure. It is to provide a spectroscopic signal analysis system and analysis method generated from nanoparticles or nanostructures capable of quantitatively measuring and analyzing the ability.
In order to achieve the above object, a spectroscopic signal analysis system generated from nanoparticles or nanostructures according to the present invention includes nanoparticles or nanostructures to which light emitting materials are bonded; and a flipping mirror for flipping light emitted from the light emitting material while being scattered by the nanoparticles or nanostructures to which the light emitting material is bonded.
Description
본 발명은 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 시스템 및 분석 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 나노 입자 또는 나노 구조체에 의해 조절 가능한 특정 재료의 발광 신호를 나노미터 스케일 분해능으로 측정할 수 있는 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 시스템 및 분석 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a system and method for analyzing a spectral signal generated from nanoparticles or nanostructures, and more particularly, to a method capable of measuring a luminescence signal of a specific material controllable by nanoparticles or nanostructures with nanometer-scale resolution. It relates to a spectroscopic signal analysis system and analysis method generated from nanoparticles or nanostructures.
일반적으로, 진행파 또는 입자가 장애물 등과 상호 작용을 일으켜 그 진행 방향이 굽혀지는 현상을 산란이라고 한다.In general, a phenomenon in which a traveling wave or particle interacts with an obstacle or the like and causes the traveling direction to be bent is called scattering.
물리학에서 산란은 원자핵이나 소립자의 반응 혹은 X선, r선과 같은 고에너지의 전자파와 물질의 상호 작용에 사용되는데 열공학에서는 주로 열방사(주로 적외 가시광)에 대해 사용된다.In physics, scattering is used for the reaction of atomic nuclei or elementary particles, or the interaction of high-energy electromagnetic waves such as X-rays and r-rays with matter. In thermal engineering, it is mainly used for thermal radiation (mainly infrared and visible light).
빛의 산란으로서는 파장과 물질의 크기(입자 지름, 표면 조도 등)에 따라 현상적으로 달라진다.As light scattering, it varies phenomenologically depending on the wavelength and size of the material (particle diameter, surface roughness, etc.).
파장보다 충분히 큰 물질에 대해서는 기하 광학적으로 취급할 수 있지만 파장에 비교해서 충분히 작은 입자에 의한 산란을 레일리 산란(Rayleigh scattering)이라고 불리우고 정식화되어 있다.For substances sufficiently larger than the wavelength, it can be handled geometrically, but scattering by particles sufficiently small compared to the wavelength is called Rayleigh scattering and is formalized.
또한, 빛의 파장과 같은 정도의 크기 또는 그보다 작은 나노 입자 또는 나노 구조체에 빛이 입사하면 같은 파장의 빛이 모든 방향으로 발산된다.In addition, when light is incident on nanoparticles or nanostructures of the same size as or smaller than the wavelength of light, light of the same wavelength is emitted in all directions.
이 빛을 산란광이라고 한다.This light is called scattered light.
한편, 물질을 빛이나 전자빔 등으로 여기시킬 때 빛을 방출하는 현상을 발광이라 한다.On the other hand, a phenomenon in which light is emitted when a material is excited by light or an electron beam is called luminescence.
즉, 발광(發光)이란 물질이 전자파나 열, 마찰에 의하여 에너지를 받아 여기되어, 그 받은 에너지로 특정 파장의 빛을 방출하는 현상을 말한다. That is, luminescence refers to a phenomenon in which a material is excited by receiving energy by electromagnetic waves, heat, or friction, and emits light of a specific wavelength with the received energy.
이러한 발광은 물성 물리 분야에서 이 발광의 스펙트럼이나 강도를 조사하는 것으로 물질의 성질을 알 수 있기 때문에 여러가지 측정에 사용된다.This luminescence is used for various measurements in the field of physical properties and physics because the nature of a material can be known by examining the spectrum or intensity of this luminescence.
이와 같은 산란광에서 방출되는 산란광 신호와, 발광에서 방출되는 발광 신호를 측정하기 위한 측정 장비들이 존재한다.There are measuring devices for measuring a scattered light signal emitted from such scattered light and a luminous signal emitted from light emission.
예컨대, 공초점 현미경은 시료에 입사광 레이저를 집속하여 스캔함으로써 나노 입자의 산란광과 측정 대상 물질의 발광 신호를 나노 스케일로 측정 분석 가능하다.For example, a confocal microscope can measure and analyze the scattered light of nanoparticles and the emission signal of a material to be measured on a nanoscale by focusing and scanning incident light laser on a sample.
하지만, 이러한 공초점 현미경은 산란광과 발광 신호를 분리할 수 없는 문제점이 있다.However, this confocal microscope has a problem in that scattered light and emission signals cannot be separated.
또한, 형광 현미경은 형광 염료에서 발생하는 발광 신호를 이미징 할 수 있다.In addition, fluorescence microscopy can image luminescence signals generated from fluorescent dyes.
하지만, 이러한 형광 현미경은 형광 염료가 측정하고자 하는 시료에 침투, 부착되어야 한다는 점에서 추가적인 실험 공정이 포함되게 되며, 나노 입자 또는 나노 구조체에 의한 발광 신호에 간섭하게 될 가능성이 있는 문제점이 있다.However, such a fluorescence microscope has a problem in that an additional experimental process is included in that the fluorescent dye must penetrate and attach to the sample to be measured, and there is a possibility that the nanoparticles or nanostructures may interfere with the light emitting signal.
한편, 탐침 기반 분광 현미경(NSOM, TERS, SNOM 등)은 나노 탐침을 시료에 접근시킴으로서 나노미터 스케일로 분광 신호를 측정가능하게 할 수 있다.On the other hand, a probe-based spectroscopic microscope (NSOM, TERS, SNOM, etc.) can measure a spectroscopic signal on a nanometer scale by bringing a nanoprobe close to a sample.
하지만, 이러한 탐침 기반 분광 현미경은 탐침 구성에 의한 측정 신호 변화가 심하며, 탐침 접근에 의해서 나노 입자 또는 나노 구조체 발광 신호 조절 기전이 간섭을 받게 되어 독립적인 측정 분석 기술로서 한계가 있는 문제점이 있다.However, such a probe-based spectroscopy microscope has severe measurement signal changes due to the configuration of the probe, and the nanoparticle or nanostructure luminescence signal control mechanism is interfered with by the probe approach, so there are limitations as an independent measurement and analysis technique.
즉, 기존 현미경들은 산란광 신호와 발광 신호를 동시 측정하는 것이 불가능한 문제점이 있었다.That is, existing microscopes have a problem in that it is impossible to simultaneously measure a scattered light signal and a luminous signal.
상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 발광 신호의 변화가 유래되는 나노 입자 또는 나노 구조체의 위치를 추출하는 산란광 신호와, 나노 입자 또는 나노 구조체에 결합된 발광 신호 발생 재료의 발광 신호를 분류하여 동시에 측정하여, 나노 입자 또는 나노 구조체에 의한 발광 신호 조절 변경 능력을 정량적으로 측정 분석할 수 있는 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 시스템 및 분석 방법을 제공하는 것이다.An object of the present invention to solve the conventional problems as described above is a scattered light signal for extracting the position of a nanoparticle or nanostructure from which a change in a light emitting signal is derived, and a light emitting signal generating material coupled to the nanoparticle or nanostructure. It is an object of the present invention to provide a spectroscopic signal analysis system and analysis method generated from nanoparticles or nanostructures capable of quantitatively measuring and analyzing the ability of the nanoparticles or nanostructures to modulate the light emission signal by simultaneously measuring the light emission signals.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 시스템은, 발광 재료가 결합된 나노 입자 또는 나노 구조체; 및 발광 재료가 결합된 나노 입자 또는 나노 구조체에 의해 산란되는 동시에 상기 발광 재료에서 발광이 발생되는 광을 플립핑(Flipping)하는 플립핑 미러(Flipping Mirror);를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, a spectroscopic signal analysis system generated from nanoparticles or nanostructures according to the present invention includes nanoparticles or nanostructures to which light emitting materials are bonded; and a flipping mirror for flipping light emitted from the light emitting material while being scattered by the nanoparticles or nanostructures to which the light emitting material is bonded.
또한, 본 발명에 따른 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 시스템에서, 상기 플립핑 미러가 플립 온(flipped-on)하면, 롱패스 필터(Longpass Filter)를 통과한 광으로부터 상기 발광 재료의 발광 신호를 분광계가 측정하고, 상기 플립핑 미러가 플립 오프(flipped-off)하면, 상기 플립핑 미러를 통과한 광으로부터 상기 나노 입자 또는 나노 구조체의 위치를 특정할 수 있는 산란광 신호를 고감도 고속 광센서가 측정하는 것을 특징으로 한다.In addition, in the spectroscopic signal analysis system generated from the nanoparticles or nanostructures according to the present invention, when the flipping mirror is flipped-on, the light passing through the longpass filter of the light emitting material A spectrometer measures a light emitting signal, and when the flipping mirror is flipped off, a scattered light signal capable of specifying the location of the nanoparticle or nanostructure is generated from the light passing through the flipping mirror as a high-speed light with high sensitivity. Characterized in that the sensor measures.
또한, 본 발명에 따른 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 시스템에서, 상기 플립핑 미러가 플립 오프(flipped-off)하면, 롱패스 필터(Longpass Filter)를 통과한 광으로부터 상기 발광 재료의 발광 신호를 분광계가 측정하고, 상기 플립핑 미러가 플립 온(flipped-on)하면, 상기 플립핑 미러를 통과한 광으로부터 상기 나노 입자 또는 나노 구조체의 위치를 특정할 수 있는 산란광 신호를 고감도 고속 광센서가 측정하는 것을 특징으로 한다.In addition, in the spectroscopic signal analysis system generated from the nanoparticles or nanostructures according to the present invention, when the flipping mirror is flipped off, the light passing through the longpass filter is removed from the light emitting material. A spectrometer measures a light emitting signal, and when the flipping mirror is flipped-on, a scattered light signal capable of specifying the position of the nanoparticle or nanostructure is generated from the light passing through the flipping mirror as a high-speed light with high sensitivity. Characterized in that the sensor measures.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 시스템은, 발광 재료가 결합된 나노 입자 또는 나노 구조체; 및 발광 재료가 결합된 나노 입자 또는 나노 구조체에 의해 산란되는 동시에 상기 발광 재료에서 발광이 발생되는 광을 분광하는 제 1 다이크로익 빔 스플리터(Dichroic Beam Splitter);를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, a spectroscopic signal analysis system generated from nanoparticles or nanostructures according to the present invention includes nanoparticles or nanostructures to which light emitting materials are bonded; and a first dichroic beam splitter that splits light emitted from the light emitting material while being scattered by the nanoparticles or nanostructures to which the light emitting material is bonded.
또한, 본 발명에 따른 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 시스템은, 분광된 일부 광으로부터 상기 나노 입자 또는 나노 구조체의 위치를 특정할 수 있는 산란광 신호를 측정하는 제 1 고감도 고속 광센서;를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the spectroscopic signal analysis system generated from the nanoparticles or nanostructures according to the present invention includes a first high-sensitivity and high-speed optical sensor for measuring a scattered light signal capable of specifying the location of the nanoparticles or nanostructures from some of the spectral light; It is characterized in that it includes.
또한, 본 발명에 따른 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 시스템은, 롱패스 필터를 통과한 분광된 다른 일부 광으로부터 상기 발광 재료의 발광 신호를 측정하는 제 2 고감도 고속 광센서;를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the spectroscopic signal analysis system generated from the nanoparticles or nanostructures according to the present invention includes a second high-sensitivity and high-speed optical sensor for measuring the emission signal of the light emitting material from some of the spectral light passing through the long pass filter. It is characterized by doing.
또한, 본 발명에 따른 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 시스템은, 롱패스 필터를 통과한 분광된 다른 일부 광으로부터 상기 발광 재료의 발광 신호를 측정하는 분광계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the spectroscopic signal analysis system generated from the nanoparticles or nanostructures according to the present invention includes a spectrometer for measuring the emission signal of the light emitting material from some of the spectral light that has passed through a long pass filter. .
또한, 본 발명에 따른 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 시스템은, 상기 제 1 다이크로익 빔 스플리터에 의해 분광된 다른 일부 광을 분광하는 제 2 다이크로익 빔 스플리터;를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the spectroscopic signal analysis system generated from the nanoparticles or nanostructures according to the present invention includes a second dichroic beam splitter that splits some of the other light split by the first dichroic beam splitter. to be characterized
또한, 본 발명에 따른 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 시스템은, 상기 제 2 다이크로익 빔 스플리터에 의해 분광된 일부 광으로부터 상기 발광 재료의 발광 신호를 측정하는 제 2 고감도 고속 광센서;를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the spectroscopic signal analysis system generated from the nanoparticles or nanostructures according to the present invention includes a second high-sensitivity and high-speed optical sensor for measuring the emission signal of the light emitting material from some of the light split by the second dichroic beam splitter. It is characterized by including;
또한, 본 발명에 따른 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 시스템은, 상기 제 2 다이크로익 빔 스플리터에 의해 분광된 다른 일부 광으로부터 상기 발광 재료의 발광 신호를 측정하는 분광계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the spectroscopic signal analysis system generated from the nanoparticles or nanostructures according to the present invention includes a spectrometer for measuring the emission signal of the light emitting material from some of the other light spectral by the second dichroic beam splitter. characterized by
또한, 본 발명에 따른 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 시스템은, 상기 제 2 다이크로익 빔 스플리터의 앞의 위치에 제 1 롱패스 필터가 위치하는 것을 특징으로 한다.In addition, the spectroscopic signal analysis system generated from the nanoparticles or nanostructures according to the present invention is characterized in that the first long-pass filter is located in front of the second dichroic beam splitter.
또한, 본 발명에 따른 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 시스템은, 상기 제 2 고감도 고속 광센서의 앞의 위치 또는 상기 분광계의 앞의 위치에 하나 이상의 롱패스 필터가 위치하는 것을 특징으로 한다.In addition, the spectroscopic signal analysis system generated from the nanoparticles or nanostructures according to the present invention is characterized in that one or more long-pass filters are located in front of the second high-sensitivity and high-speed optical sensor or in front of the spectrometer. do.
또한, 본 발명에 따른 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 시스템은, 상기 제 2 고감도 고속 광센서의 앞의 위치에 제 2 롱패스 필터가 위치하고, 상기 분광계의 앞의 위치에 제 3 롱패스 필터가 위치하는 것을 특징으로 한다.In addition, in the spectroscopic signal analysis system generated from the nanoparticles or nanostructures according to the present invention, the second long-pass filter is located in front of the second high-sensitivity and high-speed optical sensor, and the third long-pass filter is located in front of the spectrometer. Characterized in that a pass filter is located.
또한, 본 발명에 따른 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 시스템에서, 상기 나노 입자 또는 나노 구조체의 위치에서 발생하는 제 1 발광 신호와 그 이외의 위치에서 발생하는 제 2 발광 신호를 비교하여 발광 조절 효율의 정량 분석을 수행하는 것을 특징으로 한다.In addition, in the spectroscopic signal analysis system generated from the nanoparticles or nanostructures according to the present invention, the first light emitting signal generated at the position of the nanoparticle or nanostructure is compared with the second light emitting signal generated at other positions It is characterized by performing quantitative analysis of luminescence control efficiency.
또한, 본 발명에 따른 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 시스템에서, 상기 정량 분석은 하기식 1에 의해 수행되는 것을 특징으로 한다.In addition, in the spectroscopic signal analysis system generated from the nanoparticles or nanostructures according to the present invention, the quantitative analysis is performed by Equation 1 below.
[하기식 1][Formula 1 below]
EF = (IAu NT - Iblank) / Iblank) (1)EF = (I Au NT - I blank ) / I blank ) (1)
- 여기서, EF는 향상 인자(Enhancement Factors)이고, IAu NT 는 상기 제 1 발광 신호의 세기(Intensity) 또는 분광 스펙트럼 신호를 나타내며, Iblank 는 상기 제 2 발광 신호의 광의 세기 또는 스펙트럼 신호임 -- Here, EF is enhancement factors, I Au NT represents the intensity of the first light emission signal or a spectral spectrum signal, and I blank is the light intensity or spectrum signal of the second light emission signal -
또한, 본 발명에 따른 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 시스템은, 광을 방출하는 광원; 및 방출된 광을 분광하는 롱패스 빔 스플리터(Longpass Beam Splitter);를 포함하며, 분광된 일부 광이 발광 재료가 결합된 나노 입자 또는 나노 구조체에 의해 산란되는 동시에 상기 발광 재료에서 발광이 발생되는 것을 특징으로 한다.In addition, the spectroscopic signal analysis system generated from the nanoparticles or nanostructures according to the present invention includes a light source emitting light; and a longpass beam splitter that splits the emitted light, wherein some of the split light is scattered by nanoparticles or nanostructures to which the light emitting material is bonded, and at the same time light emission is generated from the light emitting material. to be characterized
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 방법은, 광원에 의해 광을 방출하는 단계(S10); 롱패스 빔 스플리터에 의해 방출된 광을 분광하는 단계(S20); 분광된 일부 광이 발광 재료가 결합된 나노 입자 또는 나노 구조체에 의해 산란되는 동시에 상기 발광 재료에서 발광이 발생되는 단계(S30); 산란되는 동시에 발광이 발생되는 일부 광을 플립핑 미러에 의해 플립핑하는 단계(S40); 상기 플립핑 미러가 플립 온하면, 롱패스 필터를 통과한 광으로부터 분광계에 의해 발광 재료의 발광 신호를 측정하거나 또는 상기 플립핑 미러를 통과한 광으로부터 고감도 고속 광센서에 의해 상기 나노 입자 또는 나노 구조체의 위치를 특정할 수 있는 산란광 신호를 측정하는 단계(S50); 상기 플립핑 미러가 플립 오프하면, 상기 플립핑 미러를 통과한 광으로부터 고감도 고속 광센서에 의해 상기 나노 입자 또는 나노 구조체의 위치를 특정할 수 있는 산란광 신호를 측정하거나 또는 롱패스 필터를 통과한 광으로부터 분광계에 의해 발광 재료의 발광 신호를 측정하는 단계(S60); 및 상기 나노 입자 또는 나노 구조체의 위치에서 발생하는 제 1 발광 신호와 그 이외의 위치에서 발생하는 제 2 발광 신호를 비교하여 발광 조절 효율의 정량 분석을 수행하는 단계(S70);를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, a spectral signal analysis method generated from nanoparticles or nanostructures according to the present invention includes the steps of emitting light by a light source (S10); splitting the light emitted by the long-pass beam splitter (S20); a step in which some of the scattered light is scattered by nanoparticles or nanostructures to which the light emitting material is combined, and light emission is generated from the light emitting material (S30); Flipping some of the scattered and emitted light by a flipping mirror (S40); When the flipping mirror is flipped on, the light emitting signal of the light emitting material is measured by a spectrometer from the light passing through the long pass filter, or the nanoparticles or nanostructures are measured from the light passing through the flipping mirror by a highly sensitive and high speed photosensor. Measuring a scattered light signal capable of specifying the position of (S50); When the flipping mirror is flipped off, a scattered light signal capable of specifying the location of the nanoparticle or nanostructure is measured by a highly sensitive and high-speed optical sensor from the light passing through the flipping mirror or the light passing through the long pass filter. measuring a light emitting signal of the light emitting material by a spectrometer from (S60); And comparing the first light emitting signal generated at the position of the nanoparticle or nanostructure with the second light emitting signal generated at other positions to perform quantitative analysis of light emission control efficiency (S70). to be
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 방법은, 광원에 의해 광을 방출하는 단계(S100); 롱패스 빔 스플리터에 의해 방출된 광을 분광하는 단계(S200); 분광된 일부 광이 발광 재료가 결합된 나노 입자 또는 나노 구조체에 의해 산란되는 동시에 상기 발광 재료에서 발광이 발생되는 단계(S300); 산란되는 동시에 발광이 발생되는 일부 광을 다이크로익 빔 스플리터에 의해 분광하는 단계(S400); 및 분광된 일부 광으로부터 제 1 고감도 고속 광센서에 의해 상기 나노 입자 또는 나노 구조체의 위치를 특정할 수 있는 산란광 신호를 측정하는 단계(S500);를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, a spectral signal analysis method generated from nanoparticles or nanostructures according to the present invention includes the steps of emitting light by a light source (S100); splitting the light emitted by the long-pass beam splitter (S200); a step in which some of the scattered light is scattered by nanoparticles or nanostructures to which the light emitting material is combined, and light emission is generated from the light emitting material (S300); splitting some of the scattered and emitted light by a dichroic beam splitter (S400); and measuring scattered light signals capable of specifying the position of the nanoparticles or nanostructures using a first high-sensitivity and high-speed photosensor from the split light (S500).
또한, 본 발명에 따른 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 방법은, 롱패스 필터를 통과한 분광된 다른 일부 광으로부터 제 2 고감도 고속 광센서에 의해 발광 재료의 발광 신호를 측정하는 단계(S600-1); 상기 나노 입자 또는 나노 구조체의 위치에서 발생하는 제 1 발광 신호와 그 이외의 위치에서 발생하는 제 2 발광 신호를 비교하여 발광 조절 효율의 정량 분석을 수행하는 단계(700-1);를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the spectral signal analysis method generated from the nanoparticles or nanostructures according to the present invention includes the steps of measuring the light emitting signal of the light emitting material by a second high-sensitivity and high-speed photosensor from the other part of the light that has been split through the long-pass filter ( S600-1); A step (700-1) of performing quantitative analysis of light emission control efficiency by comparing a first light emission signal generated at a position of the nanoparticle or nanostructure with a second light emission signal generated at another position (700-1). to be characterized
또한, 본 발명에 따른 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 방법은, 롱패스 필터를 통과한 분광된 다른 일부 광으로부터 분광계에 의해 발광 재료의 발광 신호를 측정하는 단계(S600-2); 상기 나노 입자 또는 나노 구조체의 위치에서 발생하는 제 1 발광 신호와 그 이외의 위치에서 발생하는 제 2 발광 신호를 비교하여 발광 조절 효율의 정량 분석을 수행하는 단계(S700-2);를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the spectral signal analysis method generated from the nanoparticles or nanostructures according to the present invention includes the steps of measuring the light emitting signal of the light emitting material by using a spectrometer from some of the spectral light passing through the long pass filter (S600-2); Comparing the first light-emitting signal generated at the position of the nanoparticle or nanostructure with the second light-emitting signal generated at other positions to perform quantitative analysis of light emission control efficiency (S700-2); to be characterized
또한, 본 발명에 따른 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 방법은, 분광된 다른 일부 광을 제 2 다이크로익 빔 스플리터에 의해 분광하는 단계(S600-3); 상기 제 2 다이크로익 빔 스플리터에 의해 분광된 일부 광으로부터 제 2 고감도 고속 광센서에 의해 발광 재료의 발광 신호를 측정하는 단계(S700-3); 상기 제 2 다이크로익 빔 스플리터에 의해 분광된 다른 일부 광으로부터 분광계에 의해 발광 재료의 발광 신호를 측정하는 단계(S800-3); 상기 나노 입자 또는 나노 구조체의 위치에서 발생하는 제 1 발광 신호와 그 이외의 위치에서 발생하는 제 2 발광 신호를 비교하여 발광 조절 효율의 정량 분석을 수행하는 단계(S900-3);를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the spectral signal analysis method generated from the nanoparticles or nanostructures according to the present invention includes the steps of splitting some of the spectral light by a second dichroic beam splitter (S600-3); measuring a light emitting signal of a light emitting material from a part of the light split by the second dichroic beam splitter by a second highly sensitive and high speed photosensor (S700-3); measuring a light emitting signal of the light emitting material using a spectrometer from the other part of the light split by the second dichroic beam splitter (S800-3); Comparing the first light-emitting signal generated at the position of the nanoparticle or nanostructure with the second light-emitting signal generated at other positions to perform quantitative analysis of light emission control efficiency (S900-3); to be characterized
또한, 본 발명에 따른 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 방법은, 상기 제 2 다이크로익 빔 스플리터의 앞의 위치에 제 1 롱패스 필터가 위치하는 것을 특징으로 한다.In addition, the spectral signal analysis method generated from nanoparticles or nanostructures according to the present invention is characterized in that the first long-pass filter is located in front of the second dichroic beam splitter.
또한, 본 발명에 따른 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 방법은, 상기 제 2 고감도 고속 광센서의 앞의 위치 또는 상기 분광계의 앞의 위치에 하나 이상의 롱패스 필터가 위치하는 것을 특징으로 한다.In addition, the method for analyzing spectral signals generated from nanoparticles or nanostructures according to the present invention is characterized in that one or more long-pass filters are located in front of the second high-sensitivity and high-speed optical sensor or in front of the spectrometer. do.
또한, 본 발명에 따른 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 방법은, 상기 제 2 고감도 고속 광센서의 앞의 위치에 제 2 롱패스 필터가 위치하고, 상기 분광계의 앞의 위치에 제 3 롱패스 필터가 위치하는 것을 특징으로 한다.In addition, in the method for analyzing spectral signals generated from nanoparticles or nanostructures according to the present invention, a second long-pass filter is located in front of the second high-sensitivity and high-speed optical sensor, and a third long-pass filter is located in front of the spectrometer. Characterized in that a pass filter is located.
또한, 본 발명에 따른 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 방법은, 상기 나노 입자 또는 나노 구조체의 위치에서 발생하는 제 1 발광 신호와 그 이외의 위치에서 발생하는 제 2 발광 신호를 비교하여 발광 조절 효율의 정량 분석을 수행하는 것을 특징으로 한다.In addition, the spectral signal analysis method generated from the nanoparticle or nanostructure according to the present invention compares the first light emission signal generated at the position of the nanoparticle or nanostructure with the second light emission signal generated at other positions It is characterized by performing quantitative analysis of luminescence control efficiency.
또한, 본 발명에 따른 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 방법에서, 상기 정량 분석은 하기식 1에 의해 수행되는 것을 특징한다.In addition, in the spectroscopic signal analysis method generated from the nanoparticles or nanostructures according to the present invention, the quantitative analysis is performed by the following formula 1.
[하기식 1][Formula 1 below]
EF = (IAu NT - Iblank) / Iblank) (1)EF = (I Au NT - I blank ) / I blank ) (1)
- 여기서, EF는 향상 인자(Enhancement Factors)이고, IAu NT 는 상기 제 1 발광 신호의 세기(Intensity) 또는 분광 스펙트럼 신호를 나타내며, Iblank 는 상기 제 2 발광 신호의 광의 세기 또는 스펙트럼 신호임 -- Here, EF is enhancement factors, I Au NT represents the intensity of the first light emission signal or a spectral spectrum signal, and I blank is the light intensity or spectrum signal of the second light emission signal -
기타 실시 예의 구체적인 사항은 "발명을 실시하기 위한 구체적인 내용" 및 첨부 "도면"에 포함되어 있다.Details of other embodiments are included in the "specific details for carrying out the invention" and the accompanying "drawings".
본 발명의 이점 및/또는 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 각종 실시 예를 참조하면 명확해질 것이다.Advantages and/or features of the present invention, and methods of achieving them, will become apparent with reference to the various embodiments described below in detail in conjunction with the accompanying drawings.
그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 각 실시 예의 구성만으로 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로도 구현될 수도 있으며, 단지 본 명세서에서 개시한 각각의 실시 예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구범위의 각 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐임을 알아야 한다.However, the present invention is not limited only to the configuration of each embodiment disclosed below, but may also be implemented in various other forms, and each embodiment disclosed herein only makes the disclosure of the present invention complete, and the present invention It is provided to completely inform those skilled in the art of the scope of the present invention, and it should be noted that the present invention is only defined by the scope of each claim of the claims.
본 발명에 의하면, 발광 신호의 변화가 유래되는 나노 입자 또는 나노 구조체의 위치를 추출하는 산란광 신호와, 나노 입자 또는 나노 구조체에 결합된 발광 신호 발생 재료의 발광 신호를 분류하여 동시에 측정하여, 나노 입자 또는 나노 구조체에 의한 발광 신호 조절 변경 능력을 정량적으로 측정 분석할 수 있는 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 시스템 및 분석 방법을 제공하는 효과가 있다.According to the present invention, the scattered light signal for extracting the position of the nanoparticle or nanostructure from which the change in the luminescence signal is derived and the luminescence signal of the luminescence signal generating material coupled to the nanoparticle or nanostructure are classified and measured simultaneously, Alternatively, there is an effect of providing a spectroscopic signal analysis system and analysis method generated from nanoparticles or nanostructures capable of quantitatively measuring and analyzing the luminescence signal control change ability by the nanostructure.
또한, 본 발명에 의하면, 나노 입자 또는 나노 구조체와 측정 대상 물질 간 상호작용 효율을 정량적으로, 실시간 측정 분석하는 기능을 기대할 수 있는 효과가 있다.In addition, according to the present invention, there is an effect that can be expected to measure and analyze the interaction efficiency between the nanoparticles or nanostructures and the material to be measured quantitatively and in real time.
도 1은 본 발명에 따른 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 시스템 및 분석 방법에서 나노 분광 측정 기술의 개념도.
도 2는 본 발명에 따른 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 시스템 및 분석 방법에서 532㎚ 파장의 광을 측정한 측정 분광 신호 스펙트럼.
도 3은 본 발명에 따른 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 시스템 및 분석 방법에서 633㎚ 파장의 광을 측정한 측정 분광 신호 스펙트럼.
도 4는 본 발명에 따른 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 시스템 및 분석 방법에서 애벌란시 광다이오드 앞에 롱패스 필터를 설치한 후 측정한 발광 신호의 맵핑 이미지.
도 5는 본 발명에 따른 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 시스템 및 분석 방법에서 플립핑 미러 또는 다이크로익 미러에 의해 반사된 나노 입자 또는 나노 구조체의 산란광 맵핑 이미지.
도 6은 본 발명에 따른 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 시스템 및 분석 방법에서 나노 입자 또는 나노 구조체의 위치와 그 이외의 위치에서 측정된 광신호 세기 또는 분광 스펙트럼 신호의 비율을 통해서 추출된 발광 신호 조절 효율을 나타낸 그래프.
도 7은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 시스템의 구성을 나타내는 구성도.
도 8은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 시스템의 구성을 나타내는 구성도.
도 9는 본 발명의 제 3 실시예 및 제 4 실시예에 따른 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 시스템의 구성을 나타내는 구성도.
도 10은 본 발명의 개념도에 따른 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 방법의 전체 흐름을 나타내는 플로우 차트.
도 11은 본 발명의 제 1 실시예 내지 제 4 실시예에 따른 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 방법의 전처리 흐름을 나타내는 플로우 차트.
도 12는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 방법의 후처리 흐름을 나타내는 플로우 차트.
도 13은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 방법의 후처리 흐름을 나타내는 플로우 차트.
도 14는 본 발명의 다른 다양한 실시예에 따른 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 방법의 후처리 흐름을 나타내는 플로우 차트.1 is a conceptual diagram of a nano-spectroscopic measurement technique in a spectroscopic signal analysis system and analysis method generated from nanoparticles or nanostructures according to the present invention.
2 is a measured spectral signal spectrum obtained by measuring light having a wavelength of 532 nm in a spectral signal analysis system and analysis method generated from nanoparticles or nanostructures according to the present invention.
3 is a measured spectral signal spectrum obtained by measuring light having a wavelength of 633 nm in a spectral signal analysis system and analysis method generated from nanoparticles or nanostructures according to the present invention.
4 is a mapping image of a light emitting signal measured after installing a long pass filter in front of an avalanche photodiode in a spectral signal analysis system and analysis method generated from nanoparticles or nanostructures according to the present invention.
5 is a mapping image of scattered light of nanoparticles or nanostructures reflected by a flipping mirror or a dichroic mirror in a spectral signal analysis system and analysis method generated from nanoparticles or nanostructures according to the present invention.
Figure 6 is extracted through the ratio of the optical signal intensity or spectral spectrum signal measured at the position of the nanoparticle or nanostructure and the other position in the spectroscopic signal analysis system and analysis method generated from the nanoparticle or nanostructure according to the present invention A graph showing the luminescence signal control efficiency.
7 is a configuration diagram showing the configuration of a spectroscopic signal analysis system generated from nanoparticles or nanostructures according to the first embodiment of the present invention.
8 is a configuration diagram showing the configuration of a spectroscopic signal analysis system generated from nanoparticles or nanostructures according to a second embodiment of the present invention.
9 is a configuration diagram showing the configuration of a spectroscopic signal analysis system generated from nanoparticles or nanostructures according to the third and fourth embodiments of the present invention.
10 is a flow chart showing the overall flow of a spectral signal analysis method generated from nanoparticles or nanostructures according to the conceptual view of the present invention.
11 is a flow chart showing a preprocessing flow of a spectral signal analysis method generated from nanoparticles or nanostructures according to the first to fourth embodiments of the present invention.
12 is a flow chart showing the post-processing flow of the spectroscopic signal analysis method generated from nanoparticles or nanostructures according to the first embodiment of the present invention.
13 is a flow chart showing a post-processing flow of a spectral signal analysis method generated from nanoparticles or nanostructures according to a second embodiment of the present invention.
14 is a flow chart showing a post-processing flow of a spectral signal analysis method generated from nanoparticles or nanostructures according to other various embodiments of the present invention.
본 발명을 상세하게 설명하기 전에, 본 명세서에서 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 무조건 한정하여 해석되어서는 아니 되며, 본 발명의 발명자가 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해서 각종 용어의 개념을 적절하게 정의하여 사용할 수 있고, 더 나아가 이들 용어나 단어는 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 함을 알아야 한다.Before explaining the present invention in detail, the terms or words used in this specification should not be construed unconditionally in a conventional or dictionary sense, and in order for the inventor of the present invention to explain his/her invention in the best way It should be noted that concepts of various terms may be appropriately defined and used, and furthermore, these terms or words should be interpreted as meanings and concepts corresponding to the technical idea of the present invention.
즉, 본 명세서에서 사용된 용어는 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하기 위해서 사용되는 것일 뿐이고, 본 발명의 내용을 구체적으로 한정하려는 의도로 사용된 것이 아니며, 이들 용어는 본 발명의 여러 가지 가능성을 고려하여 정의된 용어임을 알아야 한다.That is, the terms used in this specification are only used to describe preferred embodiments of the present invention, and are not intended to specifically limit the contents of the present invention, and these terms represent various possibilities of the present invention. It should be noted that it is a defined term.
또한, 본 명세서에서, 단수의 표현은 문맥상 명확하게 다른 의미로 지시하지 않는 이상, 복수의 표현을 포함할 수 있으며, 유사하게 복수로 표현되어 있다고 하더라도 단수의 의미를 포함할 수 있음을 알아야 한다.In addition, it should be noted that in this specification, singular expressions may include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise, and similarly, even if they are expressed in plural numbers, they may include singular meanings. .
본 명세서의 전체에 걸쳐서 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소를 "포함"한다고 기재하는 경우에는, 특별히 반대되는 의미의 기재가 없는 한 임의의 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 임의의 다른 구성 요소를 더 포함할 수도 있다는 것을 의미할 수 있다.Throughout this specification, when a component is described as "including" another component, it does not exclude any other component, but further includes any other component, unless otherwise stated. It can mean you can do it.
더 나아가서, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소의 "내부에 존재하거나, 연결되어 설치된다"라고 기재한 경우에는, 이 구성 요소가 다른 구성 요소와 직접적으로 연결되어 있거나 접촉하여 설치되어 있을 수 있고, 일정한 거리를 두고 이격되어 설치되어 있을 수도 있으며, 일정한 거리를 두고 이격되어 설치되어 있는 경우에 대해서는 해당 구성 요소를 다른 구성 요소에 고정 내지 연결하기 위한 제 3의 구성 요소 또는 수단이 존재할 수 있으며, 이 제 3의 구성 요소 또는 수단에 대한 설명은 생략될 수도 있음을 알아야 한다.Furthermore, when a component is described as “existing inside or connected to and installed” of another component, this component may be directly connected to or installed in contact with the other component, and a certain It may be installed at a distance, and when it is installed at a certain distance, a third component or means for fixing or connecting the corresponding component to another component may exist, and now It should be noted that the description of the components or means of 3 may be omitted.
반면에, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "직접 연결"되어 있다거나, 또는 "직접 접속"되어 있다고 기재되는 경우에는, 제 3의 구성 요소 또는 수단이 존재하지 않는 것으로 이해하여야 한다.On the other hand, when it is described that a certain element is "directly connected" to another element, or is "directly connected", it should be understood that no third element or means exists.
마찬가지로, 각 구성 요소 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 " ~ 사이에"와 "바로 ~ 사이에", 또는 " ~ 에 이웃하는"과 " ~ 에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지의 취지를 가지고 있는 것으로 해석되어야 한다.Similarly, other expressions describing the relationship between components, such as "between" and "directly between", or "adjacent to" and "directly adjacent to" have the same meaning. should be interpreted as
또한, 본 명세서에서 "일면", "타면", "일측", "타측", "제 1", "제 2" 등의 용어는, 사용된다면, 하나의 구성 요소에 대해서 이 하나의 구성 요소가 다른 구성 요소로부터 명확하게 구별될 수 있도록 하기 위해서 사용되며, 이와 같은 용어에 의해서 해당 구성 요소의 의미가 제한적으로 사용되는 것은 아님을 알아야 한다.In addition, in this specification, the terms "one side", "the other side", "one side", "the other side", "first", "second", etc., if used, refer to one component It is used to be clearly distinguished from other components, and it should be noted that the meaning of the corresponding component is not limitedly used by such a term.
또한, 본 명세서에서 "상", "하", "좌", "우" 등의 위치와 관련된 용어는, 사용된다면, 해당 구성 요소에 대해서 해당 도면에서의 상대적인 위치를 나타내고 있는 것으로 이해하여야 하며, 이들의 위치에 대해서 절대적인 위치를 특정하지 않는 이상은, 이들 위치 관련 용어가 절대적인 위치를 언급하고 있는 것으로 이해하여서는 아니된다.In addition, in this specification, terms related to positions such as "top", "bottom", "left", and "right", if used, should be understood as indicating a relative position in the drawing with respect to the corresponding component, Unless an absolute position is specified for these positions, these positional terms should not be understood as referring to an absolute position.
또한, 본 명세서에서는 각 도면의 각 구성 요소에 대해서 그 도면 부호를 명기함에 있어서, 동일한 구성 요소에 대해서는 이 구성 요소가 비록 다른 도면에 표시되더라도 동일한 도면 부호를 가지고 있도록, 즉 명세서 전체에 걸쳐 동일한 참조 부호는 동일한 구성 요소를 지시하고 있다.In addition, in this specification, in specifying the reference numerals for each component of each drawing, for the same component, even if the component is displayed in different drawings, it has the same reference numeral, that is, the same reference throughout the specification. Symbols indicate identical components.
본 명세서에 첨부된 도면에서 본 발명을 구성하는 각 구성 요소의 크기, 위치, 결합 관계 등은 본 발명의 사상을 충분히 명확하게 전달할 수 있도록 하기 위해서 또는 설명의 편의를 위해서 일부 과장 또는 축소되거나 생략되어 기술되어 있을 수 있고, 따라서 그 비례나 축척은 엄밀하지 않을 수 있다.In the drawings accompanying this specification, the size, position, coupling relationship, etc. of each component constituting the present invention is partially exaggerated, reduced, or omitted in order to sufficiently clearly convey the spirit of the present invention or for convenience of explanation. may be described, and therefore the proportions or scale may not be exact.
또한, 이하에서, 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 구성, 예를 들어, 종래 기술을 포함하는 공지 기술에 대해 상세한 설명은 생략될 수도 있다.In addition, in the following description of the present invention, a detailed description of a configuration that is determined to unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, for example, a known technology including the prior art, may be omitted.
이하, 본 발명의 실시 예에 대해 관련 도면들을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to related drawings.
도 1은 본 발명에 따른 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 시스템 및 분석 방법에서 나노 분광 측정 기술의 개념도이다.1 is a conceptual diagram of a nano-spectroscopic measurement technique in a spectroscopic signal analysis system and analysis method generated from nanoparticles or nanostructures according to the present invention.
도 1을 참조하면, 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 시스템의 나노 분광 측정 기술의 개념도에 의하면, 광원(100)과, 빔 스플리터(200)와, 발광 재료가 결합된 나노 입자 또는 나노 구조체(300)와, 플립핑 미러(Flipping Mirror: 400)와, 고감도 고속 광센서(500)와 롱패스 필터(700)와, 분광계(800)를 포함한다.Referring to FIG. 1, according to a conceptual diagram of a nano-spectroscopic measurement technology of a spectroscopic signal analysis system generated from nanoparticles or nanostructures, a
이에 대해 좀 더 자세히 설명하도록 한다.Let me explain this in more detail.
본 발명에 따른 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 시스템에서, 광원(100)은 스스로 빛을 발하는 물체를 통틀어 이르는 말로 광을 방출하는 역할을 수행한다.In the spectroscopic signal analysis system generated from the nanoparticles or nanostructures according to the present invention, the
본 실시예에서는 설명의 용이함을 위해 이러한 광원(100)으로 532㎚ 또는 633㎚의 파장을 갖는 여기 레이저(Excitation Laser)를 이용하지만 이에 한정되는 것은 아니며, 추후 설명하는 발광 재료에 따라 다양한 파장 길이를 갖는 광원(100)을 이용할 수도 있다.In this embodiment, an excitation laser having a wavelength of 532 nm or 633 nm is used as the
빔 스플리터(200)는 입사 광선 다발을 강도나 분광선으로 2개 이상으로 나누는 광학 소자로, 일반적으로 강도로 나누기 위해서는 하프 미러를 사용하고, 분광적으로 나누기 위해서는 색 선별 거울을 사용한다.The
본 실시예에서는 롱패스 다이크로익 빔 스플리터(Longpass Dichroic Beam Splitter)를 사용한다.In this embodiment, a longpass dichroic beam splitter is used.
이러한 롱패스 다이크로익 빔 스플리터는 여기 광원(100) 파장대(λE)에서는 반사 특성을 가지며, 명시야 발광(Bright-Field Illumination) 영역(λB)과 형광 영역(λL)은 통과시키도록 설계된 광학 미러(Optical Mirror)일 수 있다.This long-pass dichroic beam splitter has reflection characteristics in the wavelength range λE of the
발광 재료가 결합된 나노 입자 또는 나노 구조체(300)는 다음과 같은 방식으로 형성된다.The nanoparticles or
본 실시예에서는 나노 입자 또는 나노 구조체를 금(Au)으로 형성하지만 이에 한정되는 것은 아니다.In this embodiment, nanoparticles or nanostructures are formed of gold (Au), but are not limited thereto.
희생층(Sacrificial layer)을 커버 글라스 상에 스핀 코팅(2500rpm 50초)하고, 200℃ 에서 5분간 베이킹 한다.A sacrificial layer was spin-coated (2500 rpm for 50 seconds) on the cover glass and baked at 200°C for 5 minutes.
희생층 상에 마스크층(Mask layer)을 스핀 코팅(6000rpm 30초)하고, 100℃ 에서 1분간 베이킹 한다.A mask layer is spin-coated (6000 rpm for 30 seconds) on the sacrificial layer, and baked at 100° C. for 1 minute.
삼각형 형상의 나노 구조체의 제조를 위해, 마스크 층에 삼각형 구멍을 만드는 피라미드 정점 형상을 갖는 원자간힘 현미경(AFM: Atomic Force Microscope) 프로브로 마스크층을 압입한다.For the fabrication of the triangular nanostructure, the mask layer is press-fitted with an atomic force microscope (AFM) probe having a pyramid apex shape to make a triangular hole in the mask layer.
습식 에칭 공정을 위해, 기판을 현상액에 담그고 15초 동안 교반한다.For the wet etching process, the substrate is immersed in developer and stirred for 15 seconds.
접착층으로 삼각형 형상의 나노 구조체를 제외한 희생층과, 마스크층을 제거한다.The sacrificial layer except for the triangular nanostructure as an adhesive layer and the mask layer are removed.
다음, 발광 재료를 형성한다.Next, a light emitting material is formed.
본 실시예에서는 설명의 용이함을 위해 발광 재료로 이황화 몰리브덴(MoS2)을 사용하지만 이에 한정되는 것은 아니다.In this embodiment, molybdenum disulfide (MoS 2 ) is used as a light emitting material for ease of explanation, but is not limited thereto.
이황화 몰리브덴 필름은 콜드 월 MOCVD 반응기를 사용하여 300 ㎚ 두께의 SiO2 층이 있는 고도로 도핑된(< 0.005 Ω·㎝) p형 Si 기판에서 성장한다.Molybdenum disulfide films are grown on highly doped (<0.005 Ω·cm) p-type Si substrates with a 300 nm thick SiO 2 layer using a cold wall MOCVD reactor.
SiO2/Si 기판은 대기 환경에서 오염을 방지하기 위해 딜레이 없이 미리 세척된 MOCVD 반응기에 로드된다.The SiO 2 /Si substrate is loaded into the pre-cleaned MOCVD reactor without delay to prevent contamination in the atmospheric environment.
Mo(CO)6 및 H2S는 각각 전이 금속(Mo) 및 칼코게나이드(S) 전구체로 사용된다.Mo(CO) 6 and H 2 S are used as transition metal (Mo) and chalcogenide (S) precursors, respectively.
여기서, Mo(CO)6의 금속-유기 소스는 분해 온도가 낮기 때문에 저온 성장 공정에 적합하다.Here, the metal-organic source of Mo(CO) 6 is suitable for the low-temperature growth process because of its low decomposition temperature.
H2S 및 Mo(CO)6의 몰 흐름은 각각 냉각기-히터 테이프로 덮인 질량 흐름 컨트롤러 및 전구체 버블러를 사용하여 제어된다.The molar flows of H 2 S and Mo(CO) 6 are controlled using a precursor bubbler and a mass flow controller covered with cooler-heater tape, respectively.
반응기 온도가 주위 H2 및 H2S 하에서 400 ℃로 안정화된 후, Mo(CO)6가 첨가된다.After the reactor temperature has stabilized to 400 °C under ambient H 2 and H 2 S, Mo(CO) 6 is added.
MoS2 필름의 성장을 위해, 반응기 압력을 각각 S/ Mo 및 H2/H2S 몰비가 200 및 14인 10 토르(Torr)의 성장 압력으로 낮춘다.For growth of the MoS 2 film, the reactor pressure is lowered to a growth pressure of 10 Torr with S/Mo and H 2 /H 2 S molar ratios of 200 and 14, respectively.
성장 후 기판을 로드락 챔버로 언로드하고 100 sccm H2 흐름으로 1시간 동안 냉각시킨다.After growth, the substrate is unloaded into a load lock chamber and cooled with a 100 sccm H 2 flow for 1 hour.
이와 같이 성장한 이황화 몰리브덴 층을 금 나노 삼각 어레이 기판으로 이전시킨다.The molybdenum disulfide layer thus grown is transferred to a gold nanotriangular array substrate.
금 나노 삼각 어레이가 있는 유리 기판에 MoS2 층을 옮기기 위해 기판을 먼저 N2 가스로 세척한다.To transfer the MoS 2 layer to the glass substrate with the gold nanotriangular array, the substrate is first cleaned with N2 gas.
폴리메틸 메타크릴레이트(PMMA)을 MoS2 필름면에 1500 rpm으로 스핀 코팅한 다음 170°에서 핫 플레이트를 사용하여 5분 동안 베이킹한다.Polymethyl methacrylate (PMMA) was spin-coated on the MoS 2 film side at 1500 rpm and then baked for 5 minutes using a hot plate at 170°.
단층 MoS2가 있는 기판을 DI 순수에 담그면, 층이 DI 순수 표면에 플로팅된다.When a substrate with monolayer MoS 2 is immersed in DI pure water, the layer floats on the DI pure surface.
플로팅된 MoS2 층은 Au 나노 삼각 어레이가 있는 유리 기판층을 스쿠핑하여 금 나노 삼각 어레이가 있는 유리 기판으로 옮겨진다.The floated MoS 2 layer is transferred to a glass substrate with gold nanotriangular arrays by scooping the glass substrate layer with Au nanotriangular arrays.
폴리메틸 메타크릴레이트(PMMA)는 염화 메틸렌(Methylene Chloride) 및 이소펜테닐아데노신(IPA)을 사용하여 세척 전 및 세척 후 샘플을 각각 사용하여 제거한다.Polymethyl methacrylate (PMMA) is removed using samples before and after washing with Methylene Chloride and Isopentenyladenosine (IPA), respectively.
이에 의해, 본 실시예에 따른 발광 재료가 결합된 나노 입자 또는 나노 구조체(300)를 획득하게 된다.Accordingly, nanoparticles or
플립핑 미러(400), 즉 플립 미러(Flip Mirror)는 앞뒤로 회전할 수 있는 미러이다.The flipping
고감도 고속 광센서(500)는 광을 검출하는 검출기의 역할을 수행한다.The high-sensitivity and high-speed
이러한 고감도 고속 광센서(500)는 산란광 측정기로써, 예를 들어 애벌란시 광다이오드(APD: Avalanche Photodiode), 광전자 증배관(PMT: Photomultiplier Tube), 시모스(CMOS: Complementary Metal Oxide Semiconductor)를 사용할 수 있다.The high-sensitivity and high-speed
롱패스 필터(700)는 어느 이상 대역의 파장을 통과시키고자 할 때 사용하는 필터로 단파장을 차단하고 장파장을 투과시키는 효과를 가진다.The
즉, 롱패스 필터(700)는 분광계(800) 앞에 배치되어 잔류 여기 레이저를 차단한다.That is, the
롱패스 필터의 차단 파장은 여기 파장에 따라 선택된다.The cut-off wavelength of the long-pass filter is selected according to the excitation wavelength.
분광계(800)는 광을 분산시켜 스펙트럼화하고, 각 파장에 대한 스펙트럼 강도를 정량적으로 측정할 수 있도록 한 장치이다.The
본 실시예에서는 분광계(800)가 장착된 전자 증폭 전하 결합 소자(EMCCD)가 산란 스펙트럼의 강도를 측정하는데 이용하지만 이에 한정되는 것은 아니다.In this embodiment, an electron amplifying charge-coupled device (EMCCD) equipped with the
상술한 바와 같은 구성에 의한 본 발명에 따른 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 시스템은 다음과 같이 동작한다.The spectroscopic signal analysis system generated from the nanoparticles or nanostructures according to the present invention configured as described above operates as follows.
우선, 광원(100)은 532㎚ 또는 633㎚의 파장을 갖는 광을 방출한다.First, the
방출된 광은 롱패스 빔 스플리터, 더 자세하게는 롱패스 다이크로익 빔 스플리터(200)에 의해 분광된다.The emitted light is split by a long pass beam splitter, more specifically, the long pass
분광된 일부 광은 발광 재료가 결합된 나노 입자 또는 나노 구조체(300)에 의해 산란되는 동시에 발광 재료에서 발광이 발생된다.Part of the split light is scattered by the nanoparticles or
발광 재료가 결합된 나노 입자 또는 나노 구조체에 의해 산란되는 동시에 발광되는 일부 광은 플립핑 미러(400)에 의해 플립핑(Flipping)하게 된다.Some of the light scattered by the nanoparticles or nanostructures to which the light emitting material is combined and simultaneously emitted is flipped by the flipping
즉, 플립핑 미러(400)가 플립 온(flipped-on)하면, 롱패스 필터(700)를 통과한 광으로부터 분광계(800)가 장착된 EMCCD 등에 의해 발광 재료의 발광 신호를 측정하게 된다.That is, when the flipping
좀 더 상세하게는 분광계(800)는 발광 신호와 라만 산란광 신호를 함께 측정하게 된다.More specifically, the
또한, 플립핑 미러가 플립 오프(flipped-off)하면, 플립핑 미러(400)를 통과한 광으로부터 나노 입자 또는 나노 구조체(300)의 위치를 특정할 수 있는 산란광 신호를 고감도 고속 광센서(500)가 측정하게 된다.In addition, when the flipping mirror is flipped off, a scattered light signal capable of specifying the position of the nanoparticle or
마찬가지로, 플립핑 미러(400)가 플립 오프(flipped-off)하면, 롱패스 필터(700)를 통과한 광으로부터 분광계(800)가 장착된 EMCCD 등에 의해 발광 재료의 발광 신호를 측정할 수도 있다.Similarly, when the flipping
또한, 플립핑 미러가 플립 온(flipped-on)하면, 플립핑 미러(400)를 통과한 광으로부터 나노 입자 또는 나노 구조체(300)의 위치를 특정할 수 있는 산란광 신호를 고감도 고속 광센서(500)가 측정할 수도 있다.In addition, when the flipping mirror is flipped-on, a scattered light signal capable of specifying the location of the nanoparticle or
이와 같이, 본 발명에 따른 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 시스템은 나노 입자 또는 나노 구조체(300)의 위치를 특정할 수 있는 산란광 신호를 고감도 고속 광센서(500)에 의해 측정함과 동시에 분광계(800)에 의해 발광 재료의 발광 신호를 측정하게 된다.As described above, the spectroscopic signal analysis system generated from the nanoparticles or nanostructures according to the present invention measures the scattered light signal capable of specifying the position of the nanoparticles or
즉, 산란광 신호와 발광 신호를 분류하여 동시에 측정할 수 있다.That is, the scattered light signal and the emission signal can be classified and measured simultaneously.
한편, 본 발명에 따른 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 시스템에서, 나노 입자 또는 나노 구조체(300)의 위치에서 발생하는 제 1 발광 신호와 그 이외의 위치에서 발생하는 제 2 발광 신호를 비교하여 발광 조절 효율의 정량 분석을 수행할 수 있다.On the other hand, in the spectroscopic signal analysis system generated from the nanoparticle or nanostructure according to the present invention, the first light emitting signal generated at the position of the nanoparticle or
이때, 정량 분석은 하기식 1에 의해 수행된다.At this time, quantitative analysis is performed by the following formula 1.
[하기식 1][Formula 1 below]
EF = (IAu NT - Iblank) / Iblank) (1)EF = (I Au NT - I blank ) / I blank ) (1)
여기서, EF는 향상 인자(Enhancement Factors)이고, IAu NT 는 상기 제 1 발광 신호의 세기(Intensity) 또는 분광 스펙트럼 신호를 나타내며, Iblank 는 상기 제 2 발광 신호의 광의 세기 또는 스펙트럼 신호이다.Here, EF is enhancement factors, I Au NT represents the intensity of the first emission signal or a spectral spectrum signal, and I blank represents the intensity of light or a spectrum signal of the second emission signal.
나노 입자 또는 나노 구조체(300)의 영역과 나노 입자 또는 나노 구조체(300)가 없는 블랭크 영역에서 측정된 발광 신호의 광의 세기 비교는 상술한 하기식 (1)을 사용하여 30.8%까지 향상된다.A comparison of the light intensity of the light emission signal measured in the area of the nanoparticles or
이와 같이 나노 입자 및 나노 구조체(300)의 위치를 산란광 측정을 통해서 특정할 수 있다.In this way, the positions of the nanoparticles and
그리고 나노 입자 및 나노 구조체에 의해서 조절 변경된 측정 대상 재료의 발광 신호를 산란광과 다른 파장 대역에서 동시 측정할 수 있다.In addition, the emission signal of the material to be measured, which is controlled and changed by the nanoparticles and nanostructures, can be simultaneously measured in a different wavelength band from the scattered light.
이는 측정 광학계 광경로에 다이크로익 빔 스플리터 또는 플립핑 미러를 설치하여 구현할 수 있다.This can be implemented by installing a dichroic beam splitter or a flipping mirror in the optical path of the measurement optical system.
실시간 이미징을 위해서는 고감도 고속 광센서와, 분광 스펙트럼 측정을 위해서는 분광계를 설치한다.A high-sensitivity, high-speed optical sensor for real-time imaging and a spectrometer for spectral spectrum measurement are installed.
도 2는 본 발명에 따른 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 시스템 및 분석 방법에서 532㎚ 파장의 광을 측정한 측정 분광 신호 스펙트럼이다.2 is a spectral signal spectrum measured by measuring light having a wavelength of 532 nm in a spectral signal analysis system and analysis method generated from nanoparticles or nanostructures according to the present invention.
도 2를 참조하면, 여기 파장이 532㎚인 광을 측정한 측정 분광 신호 스펙트럼을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 2 , a spectral signal spectrum measured by measuring light having an excitation wavelength of 532 nm can be confirmed.
여기서, 흑색선은 노출된(bare) MoS2로부터 측정된 여기된 532nm 광의 스펙트럼이고, 적색선은 금 나노 입자 또는 나노 구조체 어레이에 이전되어 결합된 MoS2로부터 측정된 여기된 532nm 광의 스펙트럼이다.Here, the black line is the spectrum of excited 532 nm light measured from bare MoS 2 , and the red line is the spectrum of excited 532 nm light measured from MoS 2 transferred to and bonded to gold nanoparticles or nanostructure arrays.
도 3은 본 발명에 따른 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 시스템 및 분석 방법에서 633㎚ 파장의 광을 측정한 측정 분광 신호 스펙트럼이다.3 is a spectral signal spectrum measured by measuring light having a wavelength of 633 nm in a spectral signal analysis system and analysis method generated from nanoparticles or nanostructures according to the present invention.
도 3을 참조하면, 여기 파장이 633㎚인 광을 측정한 측정 분광 신호 스펙트럼을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 3 , a measured spectral signal spectrum obtained by measuring light having an excitation wavelength of 633 nm can be confirmed.
여기서, 흑색선은 노출된(bare) MoS2로부터 측정된 여기된 633nm 광의 스펙트럼이고, 적색선은 금 나노 입자 또는 나노 구조체 어레이에 이전되어 결합된 MoS2로부터 측정된 여기된 633nm 광의 스펙트럼이다.Here, the black line is the spectrum of excited 633 nm light measured from bare MoS 2 , and the red line is the spectrum of excited 633 nm light measured from MoS 2 transferred and bonded to the gold nanoparticles or nanostructure arrays.
도 4는 본 발명에 따른 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 시스템 및 분석 방법에서 고감도 고속 광센서 앞에 롱패스 필터를 설치한 후 측정한 발광 신호의 맵핑 이미지이고, 도 5는 본 발명에 따른 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 시스템 및 분석 방법에서 플립핑 미러 또는 다이크로익 미러에 의해 반사된 나노 입자 또는 나노 구조체의 산란광 맵핑 이미지이다.4 is a mapping image of a light emitting signal measured after installing a long-pass filter in front of a high-sensitivity and high-speed optical sensor in the spectroscopic signal analysis system and analysis method generated from nanoparticles or nanostructures according to the present invention, and FIG. It is a mapping image of scattered light of nanoparticles or nanostructures reflected by a flipping mirror or dichroic mirror in a spectral signal analysis system and analysis method generated from nanoparticles or nanostructures according to the present invention.
도 4를 참조하면, 고감도 고속 광센서 앞에 롱패스 필터를 설치한 후 측정한 발광 신호의 맵핑 이미지를 확인할 수 있다.Referring to FIG. 4 , a mapping image of a light emitting signal measured after installing a long pass filter in front of a high-sensitivity and high-speed optical sensor can be checked.
또한, 도 5를 참조하면, 플립핑 미러(400) 또는 다이크로익 미러에 의해 반사된 나노 입자 또는 나노 구조체의 산란광 맵핑 이미지를 확인할 수 있다.Also, referring to FIG. 5 , a mapped image of scattered light of nanoparticles or nanostructures reflected by the flipping
도 6은 본 발명에 따른 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 시스템 및 분석 방법에서 나노 입자 또는 나노 구조체의 위치와 그 이외의 위치에서 측정된 광신호 세기 또는 분광 스펙트럼 신호의 비율을 통해서 추출된 발광 신호 조절 효율을 나타낸 그래프이다.Figure 6 is extracted through the ratio of the optical signal intensity or spectral spectrum signal measured at the position of the nanoparticle or nanostructure and the other position in the spectroscopic signal analysis system and analysis method generated from the nanoparticle or nanostructure according to the present invention It is a graph showing the luminescence signal control efficiency.
도 6을 참조하면, 나노 입자 또는 나노 구조체의 위치와 그 이외의 위치에서 측정된 광신호 세기 또는 분광 스펙트럼 신호의 비율을 통해서 추출된 발광 신호 조절 효율을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 6 , the control efficiency of the extracted emission signal can be confirmed through the ratio of the optical signal intensity or spectral spectrum signal measured at the position of the nanoparticle or nanostructure and at other positions.
흑색선은 모드 볼륨이 a3인 플라즈모닉 공진기의 사이즈 길이 함수로 계산된 퍼셀(Purcell) 향상 인자(Factor)이다.The black line is a Purcell enhancement factor calculated as a function of the size length of a plasmonic resonator having a mode volume of a 3 .
흑색 사각형 점은 실험적으로 획득한 계산된 퍼셀 인자에 해당하는 X축을 따라 표시되는 단층 금 나노 입자 또는 나노 구조체 공진기의 발광 강화 인자이다.The black square dots are the luminescence enhancement factors of single-layer gold nanoparticles or nanostructured resonators along the X-axis corresponding to the calculated Purcell factors obtained experimentally.
도 7은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 시스템의 구성을 나타내는 구성도이다.7 is a configuration diagram showing the configuration of a spectroscopic signal analysis system generated from nanoparticles or nanostructures according to the first embodiment of the present invention.
도 7을 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 시스템은, 광원(100)과, 롱패스 빔 스플리터(200)와, 발광 재료가 결합된 나노 입자 또는 나노 구조체(300)와, 제 1 다이크로익 빔 스플리터(40)와, 제 1 고감도 고속 광센서(500)와, 제 2 고감도 고속 광센서(600)와, 롱패스 필터(700)를 포함한다.Referring to FIG. 7 , the spectroscopic signal analysis system generated from the nanoparticles or nanostructures according to the first embodiment of the present invention includes a
본 실시예의 구성 요소들은 상술한 개념도의 개념과 동일 또는 유사하다.Elements of this embodiment are the same as or similar to the concept of the above-mentioned conceptual diagram.
우선, 광원(100)은 광을 방출한다.First, the
롱패스 빔 스플리터(200)는 광원(100)에 의해 방출된 광을 분광한다.The long
이때, 분광된 일부 광이 발광 재료가 결합된 나노 입자 또는 나노 구조체(300)에 의해 산란되는 동시에 발광 재료에서 발광이 발생된다.At this time, some of the scattered light is scattered by the nanoparticles or
나노 입자 또는 나노 구조체(300)는 발광 재료가 결합된다.The nanoparticles or
제 1 다이크로익 빔 스플리터(400)는 발광 재료가 결합된 나노 입자 또는 나노 구조체(300)에 의해 산란되는 동시에 발광이 발생되는 일부 광을 분광한다.The first
제 1 고감도 고속 광센서(500)는 제 1 다이크로익 빔 스플리터(400)에 의해 분광된 일부 광으로부터 나노 입자 또는 나노 구조체(300)의 위치를 특정할 수 있는 산란광 신호를 측정한다.The first high-sensitivity and high-speed
제 2 고감도 고속 광센서(600)는 롱패스 필터(700)를 통과한 제 1 다이크로익 빔 스플리터(400)에 의해 분광된 다른 일부 광으로부터 발광 재료의 발광 신호를 측정한다.The second high-sensitivity and high-speed
이와 같이 본 발명의 제 1 실시예에 따른 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 시스템은 나노 입자 또는 나노 구조체(300)의 위치를 특정할 수 있는 산란광 신호를 제 1 고감도 고속 광센서(500)에 의해 측정함과 동시에 롱패스 필터(700)를 통과한 분광된 다른 일부 광으로부터 제 2 고감도 고속 광센서(600)에 의해 발광 재료의 발광 신호를 측정하게 된다.In this way, the spectroscopic signal analysis system generated from the nanoparticles or nanostructures according to the first embodiment of the present invention converts the scattered light signal capable of specifying the location of the nanoparticles or
즉, 산란광 신호와 발광 신호를 분류하여 동시에 측정할 수 있다.That is, the scattered light signal and the emission signal can be classified and measured simultaneously.
또한, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 시스템에서, 발광 재료가 결합된 나노 입자 또는 나노 구조체(300)의 위치에서 발생하는 제 1 발광 신호와 그 이외의 위치에서 발생하는 제 2 발광 신호를 비교하여 발광 조절 효율의 정량 분석을 수행할 수 있다.In addition, in the spectroscopic signal analysis system generated from the nanoparticles or nanostructures according to the first embodiment of the present invention, the first light emitting signal generated at the position of the nanoparticles or
이때, 정량 분석은 하기식 1에 의해 수행된다.At this time, quantitative analysis is performed by the following formula 1.
[하기식 1][Formula 1 below]
EF = (IAu NT - Iblank) / Iblank) (1)EF = (I Au NT - I blank ) / I blank ) (1)
여기서, EF는 향상 인자(Enhancement Factors)이고, IAu NT 는 상기 제 1 발광 신호의 세기(Intensity) 또는 분광 스펙트럼 신호를 나타내며, Iblank 는 상기 제 2 발광 신호의 광의 세기 또는 스펙트럼 신호이다.Here, EF is enhancement factors, I Au NT represents the intensity of the first emission signal or a spectral spectrum signal, and I blank represents the intensity of light or a spectrum signal of the second emission signal.
나노 입자 또는 나노 구조체(300)의 영역과 나노 입자 또는 나노 구조체(300)가 없는 블랭크 영역에서 측정된 발광 신호의 광의 세기 비교는 상술한 하기식 (1)을 사용하여 30.8%까지 향상된다.A comparison of the light intensity of the light emission signal measured in the area of the nanoparticles or
도 8은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 시스템의 구성을 나타내는 구성도이다.8 is a configuration diagram showing the configuration of a spectroscopic signal analysis system generated from nanoparticles or nanostructures according to a second embodiment of the present invention.
도 8을 참조하면, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 시스템은, 광원(100)과, 롱패스 빔 스플리터(200)와, 발광 재료가 결합된 나노 입자 또는 나노 구조체(300)와, 제 1 다이크로익 빔 스플리터(400)와, 제 1 고감도 고속 광센서(500)와, 롱패스 필터(700)와, 분광계(800)를 포함한다.Referring to FIG. 8, the spectroscopic signal analysis system generated from the nanoparticles or nanostructures according to the second embodiment of the present invention includes a
본 실시예의 구성 요소들은 상술한 개념도의 개념과 동일 또는 유사하다.Elements of this embodiment are the same as or similar to the concept of the above-mentioned conceptual diagram.
우선, 광원(100)은 광을 방출한다.First, the
롱패스 빔 스플리터(200)는 광원(100)에 의해 방출된 광을 분광한다.The long
이때, 분광된 일부 광이 발광 재료가 결합된 나노 입자 또는 나노 구조체(300)에 의해 산란되는 동시에 발광 재료에서 발광이 발생된다.At this time, some of the scattered light is scattered by the nanoparticles or
나노 입자 또는 나노 구조체(300)는 발광 재료가 결합된다.The nanoparticles or
제 1 다이크로익 빔 스플리터(400)는 발광 재료가 결합된 나노 입자 또는 나노 구조체(300)에 의해 산란되는 동시에 발광이 발생되는 일부 광을 분광한다.The first
제 1 고감도 고속 광센서(500)는 제 1 다이크로익 빔 스플리터(400)에 의해 분광된 일부 광으로부터 나노 입자 또는 나노 구조체(300)의 위치를 특정할 수 있는 산란광 신호를 측정한다.The first high-sensitivity and high-speed
분광계(800)는 롱패스 필터(700)를 통과한 제 1 다이크로익 빔 스플리터(400)에 의해 분광된 다른 일부 광으로부터 발광 재료의 발광 신호를 측정한다.The
이와 같이 본 발명의 제 2 실시예에 따른 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 시스템은 나노 입자 또는 나노 구조체(300)의 위치를 특정할 수 있는 산란광 신호를 제 1 고감도 고속 광센서(500)에 의해 측정함과 동시에 롱패스 필터(700)를 통과한 분광된 다른 일부 광으로부터 분광계(800)에 의해 발광 재료의 발광 신호를 측정하게 된다.As described above, the spectroscopic signal analysis system generated from the nanoparticles or nanostructures according to the second embodiment of the present invention converts the scattered light signal capable of specifying the position of the nanoparticles or
즉, 산란광 신호와 발광 신호를 분류하여 동시에 측정할 수 있다.That is, the scattered light signal and the emission signal can be classified and measured simultaneously.
또한, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 시스템에서, 발광 재료가 결합된 나노 입자 또는 나노 구조체(300)의 위치에서 발생하는 제 1 발광 신호와 그 이외의 위치에서 발생하는 제 2 발광 신호를 비교하여 발광 조절 효율의 정량 분석을 수행할 수 있다.In addition, in the spectroscopic signal analysis system generated from the nanoparticles or nanostructures according to the second embodiment of the present invention, the first light emitting signal generated at the position of the nanoparticles or
이때, 정량 분석은 하기식 1에 의해 수행된다.At this time, quantitative analysis is performed by the following formula 1.
[하기식 1][Formula 1 below]
EF = (IAu NT - Iblank) / Iblank) (1)EF = (I Au NT - I blank ) / I blank ) (1)
여기서, EF는 향상 인자(Enhancement Factors)이고, IAu NT 는 상기 제 1 발광 신호의 세기(Intensity) 또는 분광 스펙트럼 신호를 나타내며, Iblank 는 상기 제 2 발광 신호의 광의 세기 또는 스펙트럼 신호이다.Here, EF is enhancement factors, I Au NT represents the intensity of the first emission signal or a spectral spectrum signal, and I blank represents the intensity of light or a spectrum signal of the second emission signal.
나노 입자 또는 나노 구조체(300)의 영역과 나노 입자 또는 나노 구조체(300)가 없는 블랭크 영역에서 측정된 발광 신호의 광의 세기 비교는 상술한 하기식 (1)을 사용하여 30.8%까지 향상된다.A comparison of the light intensity of the light emission signal measured in the area of the nanoparticles or
도 9는 본 발명의 다른 다양한 실시예에 따른 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 시스템의 구성을 나타내는 구성도이다.9 is a configuration diagram showing the configuration of a spectroscopic signal analysis system generated from nanoparticles or nanostructures according to other various embodiments of the present invention.
도 9를 참조하면, 본 발명의 다른 다양한 실시예에 따른 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 시스템은, 광원(100)과, 롱패스 빔 스플리터(200)와, 발광 재료가 결합된 나노 입자 또는 나노 구조체(300)와, 제 1 다이크로익 빔 스플리터(400)와, 제 1 고감도 고속 광센서(500)와, 제 2 고감도 고속 광센서(600)와, 제 1 롱패스 필터(700)와, 제 2 롱패스 필터(710)와, 제 3 롱패스 필터(720)와, 분광계(800)를 포함한다.Referring to FIG. 9 , a spectroscopic signal analysis system generated from nanoparticles or nanostructures according to various other embodiments of the present invention includes a
본 실시예의 구성 요소들은 상술한 개념도의 개념과 동일 또는 유사하다.Elements of this embodiment are the same as or similar to the concept of the above-mentioned conceptual diagram.
우선, 광원(100)은 광을 방출한다.First, the
롱패스 빔 스플리터(200)는 광원(100)에 의해 방출된 광을 분광한다.The long
이때, 분광된 일부 광이 발광 재료가 결합된 나노 입자 또는 나노 구조체(300)에 의해 산란되는 동시에 발광 재료에서 발광이 발생된다.At this time, some of the scattered light is scattered by the nanoparticles or
나노 입자 또는 나노 구조체(300)는 발광 재료가 결합된다.The nanoparticles or
제 1 다이크로익 빔 스플리터(400)는 발광 재료가 결합된 나노 입자 또는 나노 구조체(300)에 의해 산란되는 동시에 발광이 발생되는 일부 광을 분광한다.The first
제 1 고감도 고속 광센서(500)는 제 1 다이크로익 빔 스플리터(400)에 의해 분광된 일부 광으로부터 나노 입자 또는 나노 구조체(300)의 위치를 특정할 수 있는 산란광 신호를 측정한다.The first high-sensitivity and high-speed
여기까지는 제 1 실시예 및 제 2 실시예와 동일하다.Up to this point, it is the same as the first and second embodiments.
다음부터, 제 1 실시예 및 제 2 실시예와 다른 다양한 실시예에 대해 설명한다.Next, various embodiments different from the first and second embodiments will be described.
제 2 다이크로익 빔 스플리터(900)는, 제 1 다이크로익 빔 스플리터(400)에 의해 분광된 다른 일부 광을 분광한다.The second
즉, 제 2 다이크로익 빔 스플리터(900)는 제 1 다이크로익 빔 스플리터(400)에 의해 분광된 다른 일부 광을 분광한다.That is, the second
여기서, 제 2 다이크로익 스플리터(900)는, 형광 파장대(λL)는 반사하고, 명시야 발광 영역(λB)은 통과시키거나, 또는 그 반대의 역할을 하도록 설계된 광학 미러일 수 있다.Here, the second
또한, 제 2 고감도 고속 광센서(600)는 제 2 다이크로익 빔 스플리터(900)에 의해 분광된 일부 광으로부터 발광 재료의 발광 신호를 측정한다.In addition, the second high-sensitivity and high-
또한, 분광계(800)는 제 2 다이크로익 빔 스플리터(900)에 의해 분광된 다른 일부 광으로부터 발광 재료의 발광 신호를 측정 한다.In addition, the
이때, 본 발명에 따른 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 시스템은, 제 2 다이크로익 빔 스플리터(900)의 앞의 위치에 제 1 롱패스 필터(700)가 위치할 수 있다.At this time, in the spectroscopic signal analysis system generated from the nanoparticles or nanostructures according to the present invention, the first long-
또한, 본 발명에 따른 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 시스템은, 제 2 다이크로익 빔 스플리터(900)의 앞의 위치에 제 1 롱패스 필터(700)가 위치한 상태에서, 제 2 고감도 고속 광센서(600)의 앞의 위치 또는 분광계(800)의 앞의 위치에 하나 이상의 롱패스 필터가 위치할 수 있다.In addition, the spectroscopic signal analysis system generated from the nanoparticles or nanostructures according to the present invention, in a state where the first long-
좀 더 상세하게는, 제 2 다이크로익 빔 스플리터(900)의 앞의 위치에 제 1 롱패스 필터(700)가 위치한 상태에서, 제 2 고감도 고속 광센서(600)의 앞의 위치에는 제 2 롱패스 필터(710)가 위치하거나 또는 분광계(800)의 앞의 위치에 제 3 롱패스 필터(720)가 위치할 수 있다.More specifically, in a state where the first long-
물론, 제 2 다이크로익 빔 스플리터(900)의 앞의 위치에 제 1 롱패스 필터(700)가 위치한 상태에서, 제 2 고감도 고속 광센서(600)의 앞의 위치에는 제 2 롱패스 필터(710)가, 분광계(800)의 앞의 위치에 제 3 롱패스 필터(720)가 함께 위치할 수도 있다.Of course, in a state where the first
한편, 본 발명에 따른 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 시스템은, 제 2 다이크로익 빔 스플리터(900)의 앞의 위치에 제 1 롱패스 필터(700)가 위치하지 않은 상태에서, 제 2 고감도 고속 광센서의 앞의 위치에 제 2 롱패스 필터가 위치하고, 상기 분광계의 앞의 위치에 제 3 롱패스 필터가 함께 위치할 수 있다.Meanwhile, in the spectroscopic signal analysis system generated from nanoparticles or nanostructures according to the present invention, in a state where the first long-
이와 같이 본 발명의 제 3 실시예에 따른 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 시스템은 나노 입자 또는 나노 구조체(300)의 위치를 특정할 수 있는 산란광 신호를 제 1 고감도 고속 광센서(500)에 의해 측정함과 동시에 제 2 고감도 고속 광센서(600)와, 분광계(800)에 의해 발광 재료의 발광 신호를 측정하게 된다.As described above, the spectroscopic signal analysis system generated from the nanoparticles or nanostructures according to the third embodiment of the present invention converts the scattered light signal capable of specifying the location of the nanoparticles or
즉, 산란광 신호와 발광 신호를 분류하여 동시에 측정할 수 있다.That is, the scattered light signal and the emission signal can be classified and measured simultaneously.
한편, 본 발명에 따른 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 시스템에서, 나노 입자 또는 나노 구조체(300)의 위치에서 발생하는 제 1 발광 신호와 그 이외의 위치에서 발생하는 제 2 발광 신호를 비교하여 발광 조절 효율의 정량 분석을 수행한다.On the other hand, in the spectroscopic signal analysis system generated from the nanoparticle or nanostructure according to the present invention, the first light emitting signal generated at the position of the nanoparticle or
이때, 정량 분석은 하기식 1에 의해 수행된다.At this time, quantitative analysis is performed by the following formula 1.
[하기식 1][Formula 1 below]
EF = (IAu NT - Iblank) / Iblank) (1)EF = (I Au NT - I blank ) / I blank ) (1)
여기서, EF는 향상 인자(Enhancement Factors)이고, IAu NT 는 상기 제 1 발광 신호의 세기(Intensity) 또는 분광 스펙트럼 신호를 나타내며, Iblank 는 상기 제 2 발광 신호의 광의 세기 또는 스펙트럼 신호이다.Here, EF is enhancement factors, I Au NT represents the intensity of the first emission signal or a spectral spectrum signal, and I blank represents the intensity of light or a spectrum signal of the second emission signal.
나노 입자 또는 나노 구조체(300)의 영역과 나노 입자 또는 나노 구조체(300)가 없는 블랭크 영역에서 측정된 발광 신호의 광의 세기 비교는 상술한 하기식 (1)을 사용하여 30.8%까지 향상된다.A comparison of the light intensity of the light emission signal measured in the area of the nanoparticles or
도 10은 본 발명의 개념도에 따른 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 방법의 전체 흐름을 나타내는 플로우 차트이다.10 is a flow chart showing the overall flow of a spectral signal analysis method generated from nanoparticles or nanostructures according to the conceptual diagram of the present invention.
도 10을 참조하면, 본 발명의 개념도에 따른 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 방법은 총 7개의 단계를 포함한다.Referring to FIG. 10 , the spectroscopic signal analysis method generated from nanoparticles or nanostructures according to the conceptual diagram of the present invention includes a total of seven steps.
제 1 단계(S10)에서, 광원(100)에 의해 광을 방출한다.In the first step (S10), the
제 2 단계(S20)에서, 롱패스 빔 스플리터(200)에 의해 방출된 광을 분광한다.In the second step (S20), the light emitted by the long
제 3 단계(S30)에서, 분광된 일부 광이 발광 재료가 결합된 나노 입자 또는 나노 구조체(300)에 의해 산란되는 동시에 발광 재료에서 발광이 발생된다.In the third step (S30), some of the scattered light is scattered by the nanoparticles or
제 4 단계(S40)에서, 산란되는 동시에 발광이 발생되는 일부 광을 플립핑 미러(400)에 의해 플립핑한다.In the fourth step (S40), some of the light that is scattered and emitted simultaneously is flipped by the flipping
제 5 단계(S50)에서, 플립핑 미러(400)가 플립 온하면, 롱패스 필터(700)를 통과한 광으로부터 분광계(800)에 의해 발광 재료의 발광 신호를 측정한다.In the fifth step (S50), when the flipping
제 6 단계(S60)에서, 플립핑 미러(400)가 플립 오프하면, 플립핑 미러(400)를 통과한 광으로부터 고감도 고속 광센서(500)에 의해 나노 입자 또는 나노 구조체(300)의 위치를 특정할 수 있는 산란광 신호를 측정한다.In the sixth step (S60), when the flipping
제 7 단계(S70)에서, 나노 입자 또는 나노 구조체(300)의 위치에서 발생하는 제 1 발광 신호와 그 이외의 위치에서 발생하는 제 2 발광 신호를 비교하여 발광 조절 효율의 정량 분석을 수행한다.In the seventh step (S70), the first light emitting signal generated at the position of the nanoparticle or
이와 같이 본 발명의 개념도에 따른 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 방법은 나노 입자 또는 나노 구조체(300)의 위치를 특정할 수 있는 산란광 신호를 고감도 고속 광센서(500)에 의해 측정함과 동시에 분광계(800)에 의해 발광 재료의 발광 신호를 측정하게 된다.As described above, in the spectroscopic signal analysis method generated from the nanoparticles or nanostructures according to the conceptual diagram of the present invention, the scattered light signal capable of specifying the location of the nanoparticles or
즉, 산란광 신호와 발광 신호를 분류하여 동시에 측정할 수 있다.That is, the scattered light signal and the emission signal can be classified and measured simultaneously.
또한, 나노 입자 또는 나노 구조체(300)의 위치에서 발생하는 제 1 발광 신호와 그 이외의 위치에서 발생하는 제 2 발광 신호를 비교하여 발광 조절 효율의 정량 분석을 수행할 수 있다.In addition, quantitative analysis of light emitting control efficiency may be performed by comparing the first light emitting signal generated at a position of the nanoparticle or
이때, 정량 분석은 하기식 1에 의해 수행된다.At this time, quantitative analysis is performed by the following formula 1.
[하기식 1][Formula 1 below]
EF = (IAu NT - Iblank) / Iblank) (1)EF = (I Au NT - I blank ) / I blank ) (1)
여기서, EF는 향상 인자(Enhancement Factors)이고, IAu NT 는 상기 제 1 발광 신호의 세기(Intensity) 또는 분광 스펙트럼 신호를 나타내며, Iblank 는 상기 제 2 발광 신호의 광의 세기 또는 스펙트럼 신호이다.Here, EF is enhancement factors, I Au NT represents the intensity of the first emission signal or a spectral spectrum signal, and I blank represents the intensity of light or a spectrum signal of the second emission signal.
나노 입자 또는 나노 구조체(300)의 영역과 나노 입자 또는 나노 구조체(300)가 없는 블랭크 영역에서 측정된 발광 신호의 광의 세기 비교는 상술한 하기식 (1)을 사용하여 30.8%까지 향상된다.A comparison of the light intensity of the light emission signal measured in the area of the nanoparticles or
도 11은 본 발명의 제 1 실시예 내지 제 4 실시예에 따른 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 방법의 전처리 흐름을 나타내는 플로우 차트이다.11 is a flow chart showing a preprocessing flow of a spectral signal analysis method generated from nanoparticles or nanostructures according to the first to fourth embodiments of the present invention.
도 11을 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예 내지 제 4 실시예에 따른 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 방법의 전처리는 동일하며, 5개의 단계를 포함한다.Referring to FIG. 11 , the preprocessing of the spectroscopic signal analysis method generated from nanoparticles or nanostructures according to the first to fourth embodiments of the present invention is the same and includes five steps.
제 1 단계(S100)에서는, 광원(100)에 의해 광을 방출한다.In the first step (S100), the
제 2 단계(S200)에서는, 롱패스 빔 스플리터(200)에 의해 방출된 광을 분광한다.In the second step (S200), the light emitted by the long
제 3 단계(S300)에서는, 롱패스 빔 스플리터(200)에 의해 분광된 일부 광이 발광 재료가 결합된 나노 입자 또는 나노 구조체(300)에 의해 산란되는 동시에 발광 재료에서 발광이 발생된다.In the third step (S300), some of the light split by the long-
제 4 단계(S400)에서는, 산란되는 동시에 발광이 발생되는 일부 광을 다이크로익 빔 스플리터(400)에 의해 분광한다.In the fourth step (S400), the
제 5 단계(S500)에서는, 분광된 일부 광으로부터 제 1 고감도 고속 광센서(500)에 의해 나노 입자 또는 나노 구조체(300의 위치를 특정할 수 있는 산란광 신호를 측정한다.In the fifth step ( S500 ), a scattered light signal capable of specifying the position of the nanoparticle or
이와 같이, 본 발명의 제 1 실시예 내지 제 4 실시예에서는, 상술한 바와 같은 총 5개의 전처리 단계를 가진다.In this way, the first to fourth embodiments of the present invention have a total of five preprocessing steps as described above.
도 12는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 방법의 후처리 흐름을 나타내는 플로우 차트이다.12 is a flow chart showing the post-processing flow of the spectroscopic signal analysis method generated from nanoparticles or nanostructures according to the first embodiment of the present invention.
도 12를 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 방법에서는 총 2개의 후처리 단계를 포함한다.Referring to FIG. 12, the method for analyzing spectral signals generated from nanoparticles or nanostructures according to the first embodiment of the present invention includes a total of two post-processing steps.
제 6 단게(S600-1)에서는, 롱패스 필터(700)를 통과한 분광된 다른 일부 광으로부터 제 2 고감도 고속 광센서(600)에 의해 발광 재료의 발광 신호를 측정한다.In the sixth step ( S600 - 1 ), a light emission signal of the light emitting material is measured by the second high-sensitivity and high-speed
제 7 단계(700-1)에서는, 나노 입자 또는 나노 구조체(300)의 위치에서 발생하는 제 1 발광 신호와 그 이외의 위치에서 발생하는 제 2 발광 신호를 비교하여 발광 조절 효율의 정량 분석을 수행한다.In the seventh step (700-1), quantitative analysis of light emitting control efficiency is performed by comparing the first light emitting signal generated at the position of the nanoparticle or
이와 같이 본 발명의 제 1 실시예에 따른 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 방법은 나노 입자 또는 나노 구조체(300)의 위치를 특정할 수 있는 산란광 신호를 제 1 고감도 고속 광센서(500)에 의해 측정함과 동시에 제 2 고감도 고속 광센서(600)에 의해 발광 재료의 발광 신호를 측정하게 된다.In this way, the spectroscopic signal analysis method generated from the nanoparticles or nanostructures according to the first embodiment of the present invention converts the scattered light signal capable of specifying the position of the nanoparticles or
즉, 산란광 신호와 발광 신호를 분류하여 동시에 측정할 수 있다.That is, the scattered light signal and the emission signal can be classified and measured simultaneously.
또한, 나노 입자 또는 나노 구조체(300)의 위치에서 발생하는 제 1 발광 신호와 그 이외의 위치에서 발생하는 제 2 발광 신호를 비교하여 발광 조절 효율의 정량 분석을 수행할 수 있다.In addition, quantitative analysis of light emitting control efficiency may be performed by comparing the first light emitting signal generated at a position of the nanoparticle or
이때, 정량 분석은 하기식 1에 의해 수행된다.At this time, quantitative analysis is performed by the following formula 1.
[하기식 1][Formula 1 below]
EF = (IAu NT - Iblank) / Iblank) (1)EF = (I Au NT - I blank ) / I blank ) (1)
여기서, EF는 향상 인자(Enhancement Factors)이고, IAu NT 는 상기 제 1 발광 신호의 세기(Intensity) 또는 분광 스펙트럼 신호를 나타내며, Iblank 는 상기 제 2 발광 신호의 광의 세기 또는 스펙트럼 신호이다.Here, EF is enhancement factors, I Au NT represents the intensity of the first emission signal or a spectral spectrum signal, and I blank represents the intensity of light or a spectrum signal of the second emission signal.
나노 입자 또는 나노 구조체(300)의 영역과 나노 입자 또는 나노 구조체(300)가 없는 블랭크 영역에서 측정된 발광 신호의 광의 세기 비교는 상술한 하기식 (1)을 사용하여 30.8%까지 향상된다.A comparison of the light intensity of the light emission signal measured in the area of the nanoparticles or
도 13은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 방법의 후처리 흐름을 나타내는 플로우 차트이다.13 is a flow chart showing the post-processing flow of the spectroscopic signal analysis method generated from nanoparticles or nanostructures according to the second embodiment of the present invention.
도 13을 참조하면, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 나노 입자 또는 나노 구조체(300)에서 발생된 분광 신호 분석 방법에서는 총 2개의 후처리 단계를 포함한다.Referring to FIG. 13 , the method for analyzing spectral signals generated from nanoparticles or
제 6 단계(S600-2)에서는, 롱패스 필터(700)를 통과한 분광된 다른 일부 광으로부터 분광계(800)에 의해 발광 재료의 발광 신호를 측정한다.In the sixth step ( S600 - 2 ), a light emitting signal of the light emitting material is measured by the
제 7 단계(S700-2)에서는, 나노 입자 또는 나노 구조체(300)의 위치에서 발생하는 제 1 발광 신호와 그 이외의 위치에서 발생하는 제 2 발광 신호를 비교하여 발광 조절 효율의 정량 분석을 수행한다.In the seventh step (S700-2), the first light emitting signal generated at the position of the nanoparticle or
이와 같이 본 발명의 제 2 실시예에 따른 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 방법은 나노 입자 또는 나노 구조체(300)의 위치를 특정할 수 있는 산란광 신호를 제 1 고감도 고속 광센서(500)에 의해 측정함과 동시에 분광계(800)에 의해 발광 재료의 발광 신호를 측정하게 된다.In this way, the spectroscopic signal analysis method generated from the nanoparticles or nanostructures according to the second embodiment of the present invention converts the scattered light signal capable of specifying the location of the nanoparticles or
즉, 산란광 신호와 발광 신호를 분류하여 동시에 측정할 수 있다.That is, the scattered light signal and the emission signal can be classified and measured simultaneously.
또한, 나노 입자 또는 나노 구조체(300)의 위치에서 발생하는 제 1 발광 신호와 그 이외의 위치에서 발생하는 제 2 발광 신호를 비교하여 발광 조절 효율의 정량 분석을 수행할 수 있다.In addition, quantitative analysis of light emitting control efficiency may be performed by comparing the first light emitting signal generated at a position of the nanoparticle or
이때, 정량 분석은 하기식 1에 의해 수행된다.At this time, quantitative analysis is performed by the following formula 1.
[하기식 1][Formula 1 below]
EF = (IAu NT - Iblank) / Iblank) (1)EF = (I Au NT - I blank ) / I blank ) (1)
여기서, EF는 향상 인자(Enhancement Factors)이고, IAu NT 는 상기 제 1 발광 신호의 세기(Intensity) 또는 분광 스펙트럼 신호를 나타내며, Iblank 는 상기 제 2 발광 신호의 광의 세기 또는 스펙트럼 신호이다.Here, EF is enhancement factors, I Au NT represents the intensity of the first emission signal or a spectral spectrum signal, and I blank represents the intensity of light or a spectrum signal of the second emission signal.
나노 입자 또는 나노 구조체(300)의 영역과 나노 입자 또는 나노 구조체(300)가 없는 블랭크 영역에서 측정된 발광 신호의 광의 세기 비교는 상술한 하기식 (1)을 사용하여 30.8%까지 향상된다.A comparison of the light intensity of the light emission signal measured in the area of the nanoparticles or
도 14는 본 발명의 다른 다양한 실시예에 따른 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 방법의 후처리 흐름을 나타내는 플로우 차트이다.14 is a flow chart showing a post-processing flow of a spectral signal analysis method generated from nanoparticles or nanostructures according to other various embodiments of the present invention.
도 14를 참조하면, 본 발명의 다른 다양한 실시예에 따른 나노 입자 또는 나노 구조체(300)에서 발생된 분광 신호 분석 방법에서는 총 4개의 후처리 단계를 포함한다.Referring to FIG. 14 , the spectroscopic signal analysis method generated from nanoparticles or
제 6 단계(S600-3)에서, 분광된 다른 일부 광을 제 2 다이크로익 빔 스플리터(900)에 의해 분광한다.In the sixth step ( S600 - 3 ), some of the split light is split by the second
즉, 제 2 다이크로익 빔 스플리터(900)는 제 1 다이크로익 빔 스플리터(400)에 의해 분광된 다른 일부 광을 분광한다.That is, the second
여기서, 제 2 다이크로익 스플리터(900)는, 형광 파장대(λL)는 반사하고, 명시야 발광 영역(λB)은 통과시키거나, 또는 그 반대의 역할을 하도록 설계된 광학 미러일 수 있다.Here, the second
제 7 단계(S700-3)에서, 제 2 다이크로익 빔 스플리터(900)에 의해 분광된 일부 광으로부터 제 2 고감도 고속 광센서(600)에 의해 발광 재료의 발광 신호를 측정한다.In the seventh step ( S700 - 3 ), a light emitting signal of the light emitting material is measured by the second high-sensitivity and high-speed
제 8 단계(S800-3)에서, 제 2 다이크로익 빔 스플리터(900)에 의해 분광된 다른 일부 광으로부터 분광계(800)에 의해 발광 재료의 발광 신호를 측정한다.In the eighth step ( S800 - 3 ), a light emitting signal of the light emitting material is measured by the
이때, 제 7 단계(S700-3)와, 제 8 단계(S800-3)는 동시에 진행될 수도 있고, 순차 또는 역순차로 진행될 수도 있다.At this time, the seventh step (S700-3) and the eighth step (S800-3) may be performed simultaneously, or may be performed sequentially or in reverse order.
또한, 본 발명에 따른 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 시스템은, 제 2 다이크로익 빔 스플리터(900)의 앞의 위치에 제 1 롱패스 필터(700)가 위치할 수 있다.In addition, in the spectroscopic signal analysis system generated from nanoparticles or nanostructures according to the present invention, the first long-
또한, 본 발명에 따른 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 시스템은, 제 2 다이크로익 빔 스플리터(900)의 앞의 위치에 제 1 롱패스 필터(700)가 위치한 상태에서, 제 2 고감도 고속 광센서(600)의 앞의 위치 또는 분광계(800)의 앞의 위치에 하나 이상의 롱패스 필터가 위치할 수 있다.In addition, the spectroscopic signal analysis system generated from the nanoparticles or nanostructures according to the present invention, in a state where the first long-
좀 더 상세하게는, 제 2 다이크로익 빔 스플리터(900)의 앞의 위치에 제 1 롱패스 필터(700)가 위치한 상태에서, 제 2 고감도 고속 광센서(600)의 앞의 위치에는 제 2 롱패스 필터(710)가 위치하거나 또는 분광계(800)의 앞의 위치에 제 3 롱패스 필터(720)가 위치할 수 있다.More specifically, in a state where the first long-
물론, 제 2 다이크로익 빔 스플리터(900)의 앞의 위치에 제 1 롱패스 필터(700)가 위치한 상태에서, 제 2 고감도 고속 광센서(600)의 앞의 위치에는 제 2 롱패스 필터(710)가, 분광계(800)의 앞의 위치에 제 3 롱패스 필터(720)가 함께 위치할 수도 있다.Of course, in a state where the first
한편, 본 발명에 따른 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 시스템은, 제 2 다이크로익 빔 스플리터(900)의 앞의 위치에 제 1 롱패스 필터(700)가 위치하지 않은 상태에서, 제 2 고감도 고속 광센서의 앞의 위치에 제 2 롱패스 필터가 위치하고, 상기 분광계의 앞의 위치에 제 3 롱패스 필터가 함께 위치할 수 있다.Meanwhile, in the spectroscopic signal analysis system generated from nanoparticles or nanostructures according to the present invention, in a state where the first long-
제 9 단계(S900-3)에서, 나노 입자 또는 나노 구조체(300)의 위치에서 발생하는 제 1 발광 신호와 그 이외의 위치에서 발생하는 제 2 발광 신호를 비교하여 발광 조절 효율의 정량 분석을 수행한다.In the ninth step (S900-3), the first light emitting signal generated at the position of the nanoparticle or
이와 같이 본 발명의 다른 다양한 실시예에 따른 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 방법은 나노 입자 또는 나노 구조체(300)의 위치를 특정할 수 있는 산란광 신호를 제 1 고감도 고속 광센서(500)에 의해 측정함과 동시에 제 2 고감도 고속 광센서(600)와, 분광계(800)에 의해 발광 재료의 발광 신호를 측정하게 된다.As described above, in the spectroscopic signal analysis method generated from nanoparticles or nanostructures according to various other embodiments of the present invention, the scattered light signal capable of specifying the location of the nanoparticles or
즉, 산란광 신호와 발광 신호를 분류하여 동시에 측정할 수 있다.That is, the scattered light signal and the emission signal can be classified and measured simultaneously.
또한, 나노 입자 또는 나노 구조체(300)의 위치에서 발생하는 제 1 발광 신호와 그 이외의 위치에서 발생하는 제 2 발광 신호를 비교하여 발광 조절 효율의 정량 분석을 수행할 수 있다.In addition, quantitative analysis of light emitting control efficiency may be performed by comparing the first light emitting signal generated at a position of the nanoparticle or
이때, 정량 분석은 하기식 1에 의해 수행된다.At this time, quantitative analysis is performed by the following formula 1.
[하기식 1][Formula 1 below]
EF = (IAu NT - Iblank) / Iblank) (1)EF = (I Au NT - I blank ) / I blank ) (1)
여기서, EF는 향상 인자(Enhancement Factors)이고, IAu NT 는 상기 제 1 발광 신호의 세기(Intensity) 또는 분광 스펙트럼 신호를 나타내며, Iblank 는 상기 제 2 발광 신호의 광의 세기 또는 스펙트럼 신호이다.Here, EF is enhancement factors, I Au NT represents the intensity of the first emission signal or a spectral spectrum signal, and I blank represents the intensity of light or a spectrum signal of the second emission signal.
나노 입자 또는 나노 구조체(300)의 영역과 나노 입자 또는 나노 구조체(300)가 없는 블랭크 영역에서 측정된 발광 신호의 광의 세기 비교는 상술한 하기식 (1)을 사용하여 30.8%까지 향상된다.A comparison of the light intensity of the light emission signal measured in the area of the nanoparticles or
본 발명의 제 1 실시예, 제 2 실시예, 다른 다양한 실시예에 따르면, 측정 광경로에 위치한 다이크로익 빔 스플리터에 의해 산란광(Scattering)과 발광 신호(Photoemission)이 분리된다.According to the first embodiment, the second embodiment, and various other embodiments of the present invention, scattering and photoemission are separated by a dichroic beam splitter located in a measurement optical path.
측정 신호를 맵핑 혹은 스펙트럼 측정 목적에 따라서 측정기는 고감도 고속 광센서, 분광계, 혹은 고감도 고속 광센서와, 분광계를 동시에 혼용하는 것이 가능하다. Depending on the purpose of mapping the measurement signal or measuring the spectrum, the measuring instrument can use a high-sensitivity and high-speed optical sensor, a spectrometer, or a high-sensitivity and high-speed optical sensor and a spectrometer at the same time.
이와 같이 본 발명에 의하면, 발광 신호의 변화가 유래되는 나노 입자 또는 나노 구조체의 위치를 산란광 신호에서 추출하고, 이에 결합된 발광 신호 발생 재료의 신호를 동시에 측정하여 나노 입자 또는 나노 구조체에 의한 발광 신호 조절 변경 능력을 정량적으로 측정 분석할 수 있는 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 시스템 및 분석 방법을 제공하는 효과가 있다.As described above, according to the present invention, the position of the nanoparticle or nanostructure from which the change in the luminescence signal is derived is extracted from the scattered light signal, and the signal of the luminescence signal generating material coupled thereto is simultaneously measured to generate the luminescence signal by the nanoparticle or nanostructure. There is an effect of providing a spectroscopic signal analysis system and analysis method generated from nanoparticles or nanostructures capable of quantitatively measuring and analyzing the ability to change regulation.
또한, 본 발명에 의하면, 나노 입자 또는 나노 구조체와 측정 대상 물질 간 상호작용 효율을 정량적으로, 실시간 측정 분석하는 기능을 기대할 수 있는 효과가 있다. In addition, according to the present invention, there is an effect that can be expected to measure and analyze the interaction efficiency between the nanoparticles or nanostructures and the material to be measured quantitatively and in real time.
이와 같이 본 발명에 의하면, 발광 신호의 변화가 유래되는 나노 입자 또는 나노 구조체의 위치를 산란광 신호에서 추출하고, 이에 결합된 발광 신호 발생 재료의 신호를 동시에 측정하여 나노 입자 또는 나노 구조체에 의한 발광 신호 조절 변경 능력을 정량적으로 측정 분석할 수 있는 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 시스템 및 분석 방법을 제공하는 효과가 있다.As described above, according to the present invention, the position of the nanoparticle or nanostructure from which the change in the luminescence signal is derived is extracted from the scattered light signal, and the signal of the luminescence signal generating material coupled thereto is simultaneously measured to generate the luminescence signal by the nanoparticle or nanostructure. There is an effect of providing a spectroscopic signal analysis system and analysis method generated from nanoparticles or nanostructures capable of quantitatively measuring and analyzing the ability to change regulation.
또한, 본 발명에 의하면, 나노 입자 또는 나노 구조체와 측정 대상 물질 간 상호작용 효율을 정량적으로, 실시간 측정 분석하는 기능을 기대할 수 있는 효과가 있다.In addition, according to the present invention, there is an effect that can be expected to measure and analyze the interaction efficiency between the nanoparticles or nanostructures and the material to be measured quantitatively and in real time.
이상, 일부 예를 들어서 본 발명의 바람직한 여러 가지 실시 예에 대해서 설명하였지만, 본 "발명을 실시하기 위한 구체적인 내용" 항목에 기재된 여러 가지 다양한 실시 예에 관한 설명은 예시적인 것에 불과한 것이며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이상의 설명으로부터 본 발명을 다양하게 변형하여 실시하거나 본 발명과 균등한 실시를 행할 수 있다는 점을 잘 이해하고 있을 것이다.In the above, various preferred embodiments of the present invention have been described with some examples, but the description of various embodiments described in the "Specific Contents for Carrying Out the Invention" section is only exemplary, and the present invention Those skilled in the art will understand from the above description that the present invention can be practiced with various modifications or equivalent implementations of the present invention can be performed.
또한, 본 발명은 다른 다양한 형태로 구현될 수 있기 때문에 본 발명은 상술한 설명에 의해서 한정되는 것이 아니며, 이상의 설명은 본 발명의 개시 내용이 완전해지도록 하기 위한 것으로 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것일 뿐이며, 본 발명은 청구범위의 각 청구항에 의해서 정의될 뿐임을 알아야 한다.In addition, since the present invention can be implemented in various other forms, the present invention is not limited by the above description, and the above description is intended to complete the disclosure of the present invention and is common in the technical field to which the present invention belongs. It is only provided to fully inform those skilled in the art of the scope of the present invention, and it should be noted that the present invention is only defined by each claim of the claims.
100 : 광원
200 : 롱패스 빔 스플리터
300 : 나노 입자 또는 나노 구조체
400 : 제 1 다이크로익 빔 스플리터
500 : 제 1 고감도 고속 광센서
600 : 제 2 고감도 고속 광센서
700 : 제 1 롱패스 필터
710 : 제 2 롱패스 필터
720 : 제 3 롱패스 필터
800 : 분광계100: light source
200: long pass beam splitter
300: nanoparticles or nanostructures
400: first dichroic beam splitter
500: first high-sensitivity high-speed optical sensor
600: second high-sensitivity high-speed optical sensor
700: first long pass filter
710: second long pass filter
720: third long pass filter
800: spectrometer
Claims (30)
방출된 광을 분광하는 롱패스 빔 스플리터(Longpass Beam Splitter);
발광 재료가 결합된 나노 입자 또는 나노 구조체; 및
상기 롱패스 빔 스플리터에 의해 분광된 일부 광이 상기 나노 입자 또는 나노 구조체에 의해 산란되는 동시에 상기 발광 재료에서 발광이 발생되는 광을 플립핑(Flipping)하는 플립핑 미러(Flipping Mirror);를 포함하며,
상기 나노 입자 또는 나노 구조체의 위치에서 발생하는 제 1 발광 신호와 그 이외의 위치에서 발생하는 제 2 발광 신호를 비교하여 발광 조절 효율의 정량 분석을 수행하는 것을 특징으로 하는,
나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 시스템.
a light source that emits light;
a longpass beam splitter that splits the emitted light;
nanoparticles or nanostructures to which light emitting materials are bound; and
A flipping mirror for flipping light emitted from the light emitting material while some of the light split by the long-pass beam splitter is scattered by the nanoparticles or nanostructures; and ,
Characterized in that the quantitative analysis of the luminescence control efficiency is performed by comparing the first light emitting signal generated at the position of the nanoparticle or nanostructure with the second light emitting signal generated at other positions,
Spectral signal analysis system generated from nanoparticles or nanostructures.
상기 플립핑 미러가 플립 온(flipped-on)하면, 롱패스 필터(Longpass Filter)를 통과한 광으로부터 상기 발광 재료의 발광 신호를 분광계가 측정하고,
상기 플립핑 미러가 플립 오프(flipped-off)하면, 상기 플립핑 미러를 통과한 광으로부터 상기 나노 입자 또는 나노 구조체의 위치를 특정할 수 있는 산란광 신호를 고감도 고속 광센서가 측정하는 것을 특징으로 하는,
나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 시스템.
According to claim 1,
When the flipping mirror is flipped-on, a spectrometer measures a light emission signal of the light emitting material from light passing through a longpass filter,
When the flipping mirror is flipped off, a highly sensitive and high-speed optical sensor measures a scattered light signal capable of specifying the position of the nanoparticle or nanostructure from the light passing through the flipping mirror. ,
Spectral signal analysis system generated from nanoparticles or nanostructures.
상기 플립핑 미러가 플립 오프(flipped-off)하면, 롱패스 필터(Longpass Filter)를 통과한 광으로부터 상기 발광 재료의 발광 신호를 분광계가 측정하고,
상기 플립핑 미러가 플립 온(flipped-on)하면, 상기 플립핑 미러를 통과한 광으로부터 상기 나노 입자 또는 나노 구조체의 위치를 특정할 수 있는 산란광 신호를 고감도 고속 광센서가 측정하는 것을 특징으로 하는,
나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 시스템.
According to claim 1,
When the flipping mirror is flipped off, a spectrometer measures a light emission signal of the light emitting material from light passing through a longpass filter,
When the flipping mirror is flipped-on, a highly sensitive and high-speed optical sensor measures a scattered light signal capable of specifying the position of the nanoparticle or nanostructure from the light passing through the flipping mirror ,
Spectral signal analysis system generated from nanoparticles or nanostructures.
롱패스 빔 스플리터에 의해 방출된 광을 분광하는 단계(S20);
분광된 일부 광이 발광 재료가 결합된 나노 입자 또는 나노 구조체에 의해 산란되는 동시에 발광 재료에서 발광이 발생되는 단계(S30);
산란되는 동시에 발광이 발생되는 일부 광을 플립핑 미러에 의해 플립핑하는 단계(S40);
상기 플립핑 미러가 플립 온하면, 롱패스 필터를 통과한 광으로부터 분광계에 의해 발광 재료의 발광 신호를 측정하거나 또는 상기 플립핑 미러를 통과한 광으로부터 고감도 고속 광센서에 의해 상기 나노 입자 또는 나노 구조체의 위치를 특정할 수 있는 산란광 신호를 측정하는 단계(S50);
상기 플립핑 미러가 플립 오프하면, 상기 플립핑 미러를 통과한 광으로부터 고감도 고속 광센서에 의해 상기 나노 입자 또는 나노 구조체의 위치를 특정할 수 있는 산란광 신호를 측정하거나 또는 롱패스 필터를 통과한 광으로부터 분광계에 의해 발광 재료의 발광 신호를 측정하는 단계(S60); 및
상기 나노 입자 또는 나노 구조체의 위치에서 발생하는 제 1 발광 신호와 그 이외의 위치에서 발생하는 제 2 발광 신호를 비교하여 발광 조절 효율의 정량 분석을 수행하는 단계(S70);를 포함하는 것을 특징으로 하는,
나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 방법.
Emitting light by a light source (S10);
splitting the light emitted by the long-pass beam splitter (S20);
a step in which some of the scattered light is scattered by nanoparticles or nanostructures to which the light emitting material is combined, and light emitting material emits light at the same time (S30);
Flipping some of the scattered and emitted light by a flipping mirror (S40);
When the flipping mirror is flipped on, the light emitting signal of the light emitting material is measured by a spectrometer from the light passing through the long pass filter, or the nanoparticles or nanostructures are measured from the light passing through the flipping mirror by a highly sensitive and high speed photosensor. Measuring a scattered light signal capable of specifying the position of (S50);
When the flipping mirror is flipped off, a scattered light signal capable of specifying the location of the nanoparticle or nanostructure is measured by a highly sensitive and high-speed optical sensor from the light passing through the flipping mirror or the light passing through the long pass filter. measuring a light emitting signal of the light emitting material by a spectrometer from (S60); and
Comprising a step (S70) of performing a quantitative analysis of light emission control efficiency by comparing a first light emission signal generated at a position of the nanoparticle or nanostructure with a second light emission signal generated at another position doing,
A spectral signal analysis method generated from nanoparticles or nanostructures.
상기 정량 분석은 하기식 1에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는,
나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 시스템.
[하기식 1]
EF = (IAu NT - Iblank) / Iblank) (1)
- 여기서, EF는 향상 인자(Enhancement Factors)이고, IAu NT 는 상기 제 1 발광 신호의 세기(Intensity) 또는 분광 스펙트럼 신호를 나타내며, Iblank 는 상기 제 2 발광 신호의 광의 세기 또는 스펙트럼 신호임 -
According to claim 1,
Characterized in that the quantitative analysis is performed by the following formula 1,
Spectral signal analysis system generated from nanoparticles or nanostructures.
[Formula 1 below]
EF = (I Au NT - I blank ) / I blank ) (1)
- Here, EF is enhancement factors, I Au NT represents the intensity of the first light emission signal or a spectral spectrum signal, and I blank is the light intensity or spectrum signal of the second light emission signal -
상기 나노 입자 또는 나노 구조체의 위치에서 발생하는 제 1 발광 신호와 그 이외의 위치에서 발생하는 제 2 발광 신호를 비교하여 발광 조절 효율의 정량 분석을 수행하는 것을 특징으로 하는,
나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 방법.
18. The method of claim 17,
Characterized in that the quantitative analysis of the luminescence control efficiency is performed by comparing the first light emitting signal generated at the position of the nanoparticle or nanostructure with the second light emitting signal generated at other positions,
A spectral signal analysis method generated from nanoparticles or nanostructures.
상기 정량 분석은 하기식 1에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는,
나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 방법.
[하기식 1]
EF = (IAu NT - Iblank) / Iblank) (1)
- 여기서, EF는 향상 인자(Enhancement Factors)이고, IAu NT 는 상기 제 1 발광 신호의 세기(Intensity) 또는 분광 스펙트럼 신호를 나타내며, Iblank 는 상기 제 2 발광 신호의 광의 세기 또는 스펙트럼 신호임 -
The method of claim 29,
Characterized in that the quantitative analysis is performed by the following formula 1,
A spectral signal analysis method generated from nanoparticles or nanostructures.
[Formula 1 below]
EF = (I Au NT - I blank ) / I blank ) (1)
- Here, EF is enhancement factors, I Au NT represents the intensity of the first light emission signal or a spectral spectrum signal, and I blank is the light intensity or spectrum signal of the second light emission signal -
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