KR20060092751A - 표면 플라즈몬 공명 장치를 이용한 구리 검출용 칩 - Google Patents

표면 플라즈몬 공명 장치를 이용한 구리 검출용 칩 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 실리카 재질의 고 투명 지지체 층 위에 금 박막을 코팅한 후, 알칸 화합물을 이용하여 자기조립 단분자층을 형성시킴으로써, 대상 중금속에 대하여 선택도가 높으며, 매우 낮은 농도에서의 검출이 가능하여 표면 플라즈몬 공명 장치에 활용할 수 있는 중금속 검출용 칩을 제공하는 것을 목적으로 한다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 중금속 검출용 칩은, 실리카 재질로 이루어진 투명한 지지체 층(1)과, 상기 투명한 지지체 층(1) 위의 한쪽 면에 크롬(Cr)을 코팅시킨 크롬 층(2)과, 상기 크롬 층(2) 위에 금(Au)을 코팅시킨 금 박막 층(3) 및 상기 금 박막 층(3) 위에 한쪽 끝에는 싸이올 기(SH)와 다른 한쪽 끝에는 대상 중금속과 선택적 결합을 위한 말단 기능기를 포함하는 알칸 화합물로 형성된 자기조립 단분자층(4)을 포함하는 것을 특징으로 한다.
중금속, 검출용 칩, 표면 플라즈몬 공명, 자기조립 단분자층, 금 박막 층, 구리, 수은

Description

표면 플라즈몬 공명 장치를 이용한 중금속 검출용 칩 {CHIP FOR THE DETECTION OF HEAVY METAL USING SURFACE PLASMON RESONANCE MEASUREMENTS}
도 1은 본 발명에 따른 중금속 검출용 칩을 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 중금속 검출용 칩을 감지할 표면 플라즈몬 공명 장치를 나타낸 개략도이다.
<도면의 주요부분에 부호의 설명>
1: 투명한 지지체 층 2: 크롬 층
3: 금 박막 층 4: 자기조립 단분자층
5: 레이저 광원 6: 신호 탐지기
7: 시료 셀 8: 프리즘
9: 중금속 검출용 칩
본 발명은 표면 플라즈몬 공명 장치(surface plasmon resonance measurements)를 이용한 중금속 검출용 칩에 관한 것으로서, 특히 금 박막이 입혀 진 필름에 알칸 화합물을 이용하여 자기조립 단분자층을 형성시킴으로써, 특정한 중금속에 대하여 선택성과 검출도가 매우 우수한 중금속 검출용 칩에 관한 것이다.
여기서 표면 플라즈몬 공명 현상이란 금속 박막 표면에서 일어나는 전자들의 집단적 진동이며, 이에 의해 발생한 표면 플라즈몬 파(wave)는 금속과 이에 인접한 유전물질의 경계 면을 따라 진행하는 표면전자기파로서, 본 발명은 나노 수준의 계면 현상을 분석하는 신호변환기법의 하나인 표면 플라즈몬 공명 장치에 특정 중금속을 검출하고자 하는 것이다.
최근 환경 오염물질로서 중금속에 의한 피해 사례가 빈번히 보도되고 있으며, 중금속은 수용액 상태에서 매우 독성이 강하고 인체에 유입된 후에는 잘 배출되지 않고 축적되기 때문에 그 피해는 이루 말할 수 없이 심각한 것으로 알려져 있다. 그러므로 이러한 중금속을 검출하는 방법이 중요하게 대두되고 있다.
이러한 방법으로서, 통상의 중금속 흡착제의 제조 방법에 대하여 대한민국 공개특허 제 1983-000251호, 대한민국 공개특허 제 1987-0004727호에 개시되고 있다. 여기에서는 활성탄과 제올라이트를 이용한 중금속의 흡착 방법에 대하여 기술되어 있지만 모두 많은 양의 시료를 요구하고 있으며, 매우 낮은 농도를 검출시키지 못하는 한계점이 있다. 특히 후자의 경우, 제올라이트를 이용한 방법은 중금속 이온에 대하여 높은 흡수율을 보이지 못하므로 중금속 검출을 위한 센서로서의 활용은 적합하지 못한 문제점이 있었다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 대한민국 공개특허 제 1989-0000354호에서는 다공성이 풍부한, 주요 원료는 탄산칼슘인 코오랄 샌드를 이용하여 중금속 유 출을 방지하는 방법에 대하여 개시하고 있다. 그러나 이러한 방법 역시 검출하고자 하는 특정 중금속에 대한 선택도를 갖지 못하며, 실시 규모가 매우 방대하여 산업체에서 다양한 방면의 활용도가 떨어진다는 문제점이 있으므로, 새로운 방법으로서 중금속 검출에 대한 연구가 요구되고 있다.
따라서 이러한 문제점을 해결하기 위한 본 발명은, 실리카 재질의 고 투명 지지체 층 위에 금 박막을 코팅한 후, 알칸 화합물을 이용하여 자기조립 단분자층을 형성시킴으로써, 대상 중금속에 대하여 선택도가 높으며, 매우 낮은 농도에서의 검출이 가능하여 표면 플라즈몬 공명 장치에 활용할 수 있는 중금속 검출용 칩을 제공하는 것을 목적으로 한다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 중금속 검출용 칩은, 실리카 재질로 이루어진 투명한 지지체 층과, 상기 투명한 지지체 층 위의 한쪽 면에 크롬을 코팅시킨 크롬 층과, 상기 크롬 층 위에 금(Au)을 코팅시킨 금 박막 층 및 상기 금 박막 층 위에 한쪽 끝에는 싸이올 기와 다른 한쪽 끝에는 대상 중금속과 선택적 결합을 위한 말단 기능기를 포함하는 알칸 화합물로 형성된 자기조립 단분자층을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 상기와 같은 구성으로 이루어진 본 발명의 중금속 검출용 칩에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다.
도1은 본 발명에 따른 중금속 검출용 칩의 단면 구성을 나타낸 도면으로서, 상기 도면을 참조하면 본 발명의 중금속 검출용 칩은 전체적으로 투명한 지지체 층(1)의 상부에 크롬층(2)이 코팅 형성되고, 그 상부에는 금 박막 층(3)과 자기조립 단분자층(4)이 순차적으로 적층 구성된 것임을 알 수 있다.
여기서, 상기 투명한 지지체 층(1)은 실리카 재질로서, 표면 플라즈몬 공명 장치에 사용될 시 SF10 재질의 유리가 바람직하다. 그 이유는 본 발명이 이용될 표면 플라즈몬 장치의 프리즘과 같은 재질로서, 상기 재질을 사용하면 표면 플라즈몬 공명 장치를 이용할 경우, 다양한 매질에서 표면 플라즈몬 공명 각도가 측정될 수 있기 때문이다.
상기 크롬(Cr) 층(2)은 투명한 지지체 층(1)과 금 박막 층(3)과의 접착제 역할을 하는 것으로서, 투명한 지지체 층(1) 위의 한쪽 면에 크롬(Cr)을 열 증착(thermal evaporation) 방식으로 코팅시키는 것이 바람직하다. 크롬 층의 두께는 3내지 10 나노미터인 것이 바람직한데, 그 이유는 금 박막 층과의 접착 역할을 하면서, 금속의 표면 플라즈몬 파를 형성시키기에 적절한 두께이기 때문이다.
한편 본 발명에서 표면 플라즈몬 파를 일으켜 표면 플라즈몬 공명 각도의 측정이 가능한 금속으로서 금(Au, 순도 99.9% 이상)을 사용하는 것이 바람직하다. 왜냐하면 금 박막은 중금속의 검출을 위하여, 특정 중금속 이온에 대한 선택성을 지니는 유기 기능기에 대하여 자기조립 단분자층을 형성시키는데 용이하기 때문이다.
여기에서 금 박막 층(3)은 상기 크롬 층(2) 위에 금을 적층시키는데, 특히 열증착(thermal evaporation)을 이용하는 것이 바람직하다. 상기 금 박막 층의 두 께는 40 내지 100 나노미터인 것이 바람직한데, 40 나노미터 이하인 경우에는 그 두께가 너무 얇기 때문에 박막 층의 형성이 어려워지고, 100 나노미터 이상인 경우에는 향상된 효과가 없는 상태에서 경제적이지 못한 문제점이 있기 때문이다.
이러한 크롬 층(2)과 금 박막 층(3)은 상기 투명한 지지체 층(1)의 한쪽 면에 순차적으로 적층되는 것으로서, 열 증착(Thermal evaporation) 방식이 바람직하다. 이는 금속을 상기의 나노 수준으로 코팅하기에 적합한 방식으로서, 표면 플라즈몬 공명 장치를 이용할 때 적합한 방법이기 때문이다.
한편 이렇게 형성된 금 박막 층(3) 위에 도입되는 자기조립 단분자층(4)은, 한쪽 끝에는 싸이올 기(SH)와, 다른 한쪽 끝에는 대상 중금속과 선택적 결합을 위한 말단 기능기를 포함하는 알칸 화합물로 형성된 자기조립 단분자층(4)을 포함하는 것을 특징으로 한다. 여기서 자기조립 단분자층이란, 알칸 화합물을 구성하는 유기 분자들이 기질의 표면에 자발적으로 화학결합에 의해 규칙적으로 잘 정렬된 단분자막을 의미한다.
상세하게는, 상기 자기조립 단분자층(4)이 한쪽 끝에는 싸이올 기(SH)와 다른 한쪽 끝에는 특정 중금속과의 결합을 위한 기능기를 포함하는 알칸 화합물로 구성되는 것이 바람직하다. 싸이올 기(SH)는 금(Au)과 같은 결정성의 금속과 잘 정돈된 표면구조를 보이기 때문에 금 박막 층(3) 위에 자기조립 단분자층을 형성하기에 적합하기 때문이다.
이러한 자기조립 단분자층(4)은 상기 적절한 알칸 화합물을 수용액이나 에탄올 용액으로 제조하여, 금 박막 층(3)이 입혀진 유리를 수 시간 담가 놓음으로서 형성된다. 구체적으로는, 수용액이나 에탄올 용액의 농도는 1 내지 10 mM 이 바람직하며, 제조 시간은 5시간 내지 20시간이 바람직하다. 이러한 범위 내에서 자기조립 단분자층(4)의 안정도가 최상이 되기 때문이다. 이러한 제조 방법은 알칸 화합물의 자기조립에 의하여 화학 결합이 형성되는 것으로서, 부가적인 화학적 공정이 필요 없고, 상온 상압에서 형성된다는 점에서, 종래의 기술에 비하여 매우 간단한 과정을 거치게 된다.
더욱 상세하게는, 중금속 중에서 구리 이온을 검출하기 위해서 한쪽 끝에는 싸이올 기(SH)와 다른 한쪽 끝에는 아민 기(NH3) 또는 이미다졸을 포함하는 알칸 화합물로 구성되는 자기조립 단분자층(4)을 형성하는 것이 바람직하다. 특히 이러한 알칸 화합물로는 2-aminoethane thiolhydrochloride, 6-amino-1-hexanethiolhydrochloride 및 4-aminothiolphenol로 이루어진 그룹 중에서 선택되어진 하나 이상의 물질이 바람직하다. 이러한 물질들은 모두 분자의 한쪽 끝에 아민 기를 가지고 있어서, 구리 이온과 선택적으로 착화합물을 형성할 수 있으므로 구리 이온을 검출하는 데 유리하기 때문이다. 이렇게 제조 된 본 발명의 중금속 검출용 칩은 특정 금속인 구리 이온 검출용으로 사용될 수 있다.
여기서 알칸 화합물 분자의 한쪽 끝에 아민 기(NH3)를 가지고 있는 상기 화합물을 이용하여 중금속 검출용 칩을 제조할 경우에는 부가적으로 pH 10인 수산화나트륨 수용액에 3분 담가놓은 후 건조시키는 것이 바람직하다. 이는 상기 칩의 표면인 말단 아민 기(NH3)를 수산화나트륨 수용액을 이용하여 구리 이온과의 킬레이트 결합을 형성할 비 공유 전자쌍을 제공할 수 있는 NH2 형태로 변형(deprotonation)시킴으로서, 중금속 검출을 유리하게 해주기 위함이다.
또한 중금속 중에서 수은(Hg) 이온을 검출하기 위해서는, 상기 자기조립 단분자층(4)은 양쪽 끝에 싸이올 기(SH)를 포함하는 알칸 화합물로 형성하는 것이 바람직하다. 특히 이러한 알칸 화합물로는 1,6-hexanedithiol, 1,3-propanedithiol, 1,4-butanedithiol, 1,5-pentaneduthiol, 1,8-octanedithiol 및 1,9-nonanedithiol 로 이루어진 그룹 중에서 선택되어진 하나 이상의 물질이 바람직하다. 왜냐하면 상기 구리 이온의 경우와 같은 이유로, 싸이올 기(SH)는 수은 이온과 선택적으로 착화합물을 형성할 수 있으므로, 특정 중금속인 수은의 검출용으로 사용될 수 있기 때문이다. 더욱 바람직하게는, 자기조립 단분자층(4)의 안정성을 고려할 때, 1,6-hexanedithiol이 바람직하다.
이렇게 제조된 중금속 검출용 칩은 도 2에에서 표현된 표면 플라즈몬 공명 장치에 고정시켜 이용될 수 있다. 상세하게는, 프리즘(8)과 시료 셀(7) 사이에 중금속 검출용 칩을 프리즘과 투명한 지지체(1)와 굴절률(nD=1.755± 0.005)이 같은 인덱스 매칭 플루이드(index matching fluid)의 액체로 고정시킨다. 그리하여 레이저 광원(5)에서 나온 빛이 렌즈를 통과하여 증폭되면서 중금속 검출용 칩의 표면에서 발생하는 시료 셀(7)에 담겨 있는 대상 중금속과의 화학적 결합으로 발생한 표면 플라즈몬 공명 현상의 변화를 신호 탐지기(6)를 통하여 관측할 수 있는 것이다. 따라서 표면 플라즈몬 공명 장치를 이용하여, 본 발명의 중금속 검출용 칩을 사용 하면, 중금속을 검출하는 표면의 매우 미세한 변화까지도 감지할 수 있는 큰 장점이 있다.
이하 바람직한 실시 예를 들어 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 하기 실시 예는 본 발명을 예시하기 위한 것이지, 이들만으로 한정하는 것은 아니다.
[실시예 1]
가로 2.5cm, 세로 1.5cm 크기의 SF10(Fisher Scientific) 고 투명 유리 지지체 위에 크롬 5nm, 그 위에 금 50nm를 열 증착(thermal evaporation, AUTO306 Edwards 사용) 방식으로 적층시켰다. 이렇게 제조된 금 박막 필름을 농도가 1 mM인 2-aminoethane thiolhydrochloride(Sigma-Aldrich 社) 에탄올 용액에 상온, 상압에서 18시간 담가놓은 후, 에탄올로 세척한 후 건조시켜 자기조립 단분자층(4)을 형성시킨 중금속 검출용 칩을 제조하였다. 여기서 말단 아민 기(NH3)에 구리 이온과의 킬레이트 결합을 형성할 비 공유 전자쌍을 제공하기 위하여 pH 10인 수산화나트륨 수용액에 3분 담가놓은 후 건조시켰다. 이렇게 제조한 칩을 index matching fluid를 이용하여 도 2의 표면 플라즈몬 공명 장치에 칩을 고정시킨 후 시료 셀(7) 부분에 1 mM 구리(CuSO4) 이온 수용액을 넣고 15시간 후 구리 이온 검출 전과 후의 표면 플라즈몬 공명 각도의 변화를 측정하였다. 그 각도의 변화의 결과는 하기 표 1과 같다.
[실시예 2]
0.1 mM 구리 이온 수용액을 대상 검출 용액으로 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 같은 방법으로 구리 이온 검출용 칩을 제조한 후, 동일한 과정을 수행하였으며, 그 결과는 하기 표 1과 같다.
[실시예 3]
0.01 mM 구리 이온 수용액을 대상 검출 용액으로 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 같은 방법으로 구리 이온 검출용 칩을 제조한 후, 동일한 과정을 수행하였으며, 그 결과는 하기 표 1과 같다.
[실시예 4]
0.001 mM 구리 이온 수용액을 대상 검출 용액으로 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 같은 방법으로 구리 이온 검출용 칩을 제조한 후, 동일한 과정을 수행하였으며, 그 결과는 하기 표 1과 같다.
[실시예 5]
0.0001 mM 구리 이온 수용액을 대상 검출 용액으로 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 같은 방법으로 구리 이온 검출용 칩을 제조한 후, 동일한 과정을 수행하였으며, 그 결과는 하기 표 1과 같다.
[실시예 6]
자기조립 단분자층(4)을 형성시키는 알칸 화합물로서 1,6-hexanedithiol (Sigma-Aldrich 社)을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 중금속 검출용 칩을 제조하였다. 그 후 수은(HgCl2) 이온 수용액 1 mM 을 대상 검출 용액으로 사용 하여 실시예 1과 동일한 과정을 수행하였으며, 그 결과는 하기 표 1과 같다.
[비교 실시예 1]
실시예 1과 동일한 중금속 검출용 칩을 제조한 후, 니켈(NiSO4) 이온 수용액 1 mM을 대상 검출 용액으로 사용하여 실시예 1과 동일한 과정을 수행하였으며, 그 결과는 하기 표 2와 같다.
[비교 실시예 2]
아연(ZnNO3) 이온 수용액 1 mM을 대상 검출 용액으로 사용한 것을 제외하고는 비교 실시예 2와 동일한 과정을 수행하였으며, 그 결과는 하기 표 2와 같다.
[표 1] 표면 플라즈몬 공명 장치를 이용하여 중금속이 검출된 결과
표면 플라즈몬 공명 각도 변화 [degree]
구리 검출용 칩 실시예 1 0.5027
실시예 2 0.2653
실시예 3 0.0730
실시예 4 0.0623
실시예 5 0.0301
수은 검출용 칩 실시예 6 0.5776
[표 2] 구리 이온 검출용 칩을 이용하여 다른 중금속을 검출한 결과
표면 플라즈몬 공명 각도 변화 [degree]
구리 검출용 칩 실시예 1 0.5027
비교 실시예 1 0.0334
비교 실시예 2 0.0545
상기 표 1에서 보는 바와 같이, 표면 플라즈몬 공명 장치는 표면의 매우 미세한 변화까지 감지할 수 있는 장점이 있기 때문에 본 발명에서 제조한 칩으로 구 리 이온 수용액 농도가 0.0001 mM 인 매우 낮은 농도의 중금속 이온이 검출되었음을 표면 플라즈몬 공명 각도 변화로써 알 수 있다. 여기서 표면 플라즈몬의 공명 각도 변화 값이 0에 가까운 경우에는 본 발명에서 제조한 중금속 검출용 칩에 중금속이 거의 검출되지 않은 것을 의미한다.
한편 실시예 6과 같이 수은 이온 검출용 칩을 제조 한 후 수은 이온을 검출한 결과 수은이 매우 잘 검출됨을 알 수 있다. 이는 중금속 검출용 칩의 말단 기(SH)가 구리 이온 검출용 칩(NH3)과는 다른 기능기를 가짐으로써, 특정 중금속 이온을 선택적으로 검출할 수 있기 때문에 특정 중금속을 위한 중금속 검출용 칩의 제조가 가능함을 알 수 있다.
또한 상기 표 2에서 보는 바와 같이, 구리 이온 검출용 칩을 제조한 후, 동일한 농도의 구리, 니켈, 아연 이온 수용액을 차례로 검출시켜 본 결과, 니켈, 아연 이온 수용액에서는 표면 플라즈몬 공명 각도가 거의 변하지 않았기 때문에 구리 이온 검출에서 높은 선택도를 나타낸 것을 알 수 있다.
본 발명에 의한 중금속 검출용 칩은 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 형태로 변형, 응용이 가능하며 상기 바람직한 실시 예에 한정되지 않는다. 상술한 실시 예에서는 자기조립 단분자층(4)에 사용되는 화합물로서 2-aminoethane thiolhydrochloride와 1,6-hexanedithiol의 경우를 예시하였으나, 본 발명의 기술적 사상의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니며, 실시 예와는 달리 다양한 기능을 수행하기 위한 화합물들이 더 존재하며, 그 농도나 제조 시간의 변형도 본 발명의 단순한 변형에 지나지 않는다고 볼 것이다.
이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 상기 실시 예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아님은 물론이며, 후술하는 청구 범위뿐만 아니라 청구 범위와 균등 범위를 포함하여 판단되어야 한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 중금속 검출용 칩은, 실리카 재질의 고 투명 지지체 층 위에 금 박막을 코팅한 후, 알칸 화합물을 이용하여 자기조립 단분자층을 형성시킴으로써, 표면 플라즈몬 공명 장치에 활용하여 검출하고자 하는 대상 중금속이 아주 낮은 농도로 존재할 때에도 검출이 가능하며, 다른 중금속에 대하여 대상 중금속의 선택도가 매우 높게 검출되는 효과가 있다. 또한 기존의 방법에 비하여 본 발명을 이용하면, 소량의 시료를 가지고서도 검출이 가능하며, 표면 플라즈몬 장치를 이용하여 실시간으로 측정이 가능하므로 산업체에서 오염물질을 검출하는데 매우 유리한 효과가 있다.

Claims (8)

  1. 실리카 재질로 이루어진 투명한 지지체 층과,
    상기 투명한 지지체 층 위의 한쪽 면에 크롬(Cr)을 코팅시킨 크롬 층과,
    상기 크롬 층 위에 금(Au)을 코팅시킨 금 박막 층 및
    상기 금 박막 층 위에 한쪽 끝에는 싸이올 기(SH)와 다른 한쪽 끝에는 대상 중금속과 선택적 결합을 위한 말단 기능기를 포함하는 알칸 화합물로 형성된 자기조립 단분자층을 포함하는 것을 특징으로 하는 중금속 검출용 칩.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 크롬 층은 그 두께가 3내지 10 나노미터인 것을 특징으로 하는 중금속 검출용 칩.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 금 박막 층은 그 두께가 40내지 100 나노미터인 것을 특징으로 하는 중금속 검출용 칩.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 자기조립 단분자층은 한쪽 끝에는 싸이올 기(SH)와, 다른 한쪽 끝에는 아민 기(NH3) 또는 이미다졸 중에서 선택되어진 알칸 화합물로 구성되는 것을 특징으로 하는 중금속 검출용 칩.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 자기조립 단분자층은 알칸 화합물이 2-aminoethane thiolhydrochloride, 6-amino-1-hexanethiolhydrochloride 및 4-aminothiolphenol로 이루어진 그룹 중에서 선택되어진 하나 이상의 물질로 구성되는 것을 특징으로 하는 중금속 검출용 칩.
  6. 제 4항에 있어서,
    상기 자기조립 단분자층은 수산화나트륨 수용액으로 표면 처리한 것을 특징으로 하는 중금속 검출용 칩.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 자기조립 단분자층은 양쪽 끝에 싸이올 기(SH)를 포함하는 알칸 화합물로 구성되는 것을 특징으로 하는 중금속 검출용 칩.
  8. 제 6항에 있어서,
    상기 자기조립 단분자층은 알칸 화합물이 1,6-hexanedithiol, 1,3-propanedithiol, 1,4-butanedithiol, 1,5-pentaneduthiol, 1,8-octanedithiol 및 1,9-nonanedithiol로 이루어진 그룹 중에서 선택되어진 하나 이상의 물질로 구성되는 것을 특징으로 하는 중금속 검출용 칩.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101117236B1 (ko) * 2009-03-24 2012-03-15 서울대학교산학협력단 단일 금 나노입자를 이용한 중금속 이온의 고감도 검출 센서
CN103336039A (zh) * 2013-07-15 2013-10-02 长沙理工大学 一种基于l-半胱氨酸检测汞离子的传感芯片方法
CN103344683A (zh) * 2013-07-15 2013-10-09 长沙理工大学 一种检测汞离子的传感芯片方法
KR20230075590A (ko) * 2021-11-23 2023-05-31 서울시립대학교 산학협력단 플라즈모닉 당 나노프로브, 이의 제작 및 이를 이용한 구리 이온의 광학 검출

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101117236B1 (ko) * 2009-03-24 2012-03-15 서울대학교산학협력단 단일 금 나노입자를 이용한 중금속 이온의 고감도 검출 센서
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