KR20090073396A - 나노갭 전극을 이용한 나노입자 검출센서 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 나노갭의 이격거리를 갖는 전극 쌍을 이용하여 나노입자의 유무, 농도, 입도 분포 및 종류를 검출하는 나노입자 검출센서에 관한 것으로, 상세하게는 나노 갭을 갖도록 이격되어 형성된 한 쌍의 전극을 단위 전극으로 하여, 전기적으로 서로 독립되게 작동하는 다수개의 상기 단위 전극으로 구성된 단위 유닛을 포함하며, 상기 나노 갭에 포착된 나노입자에 의해 전기적 변화된 상기 단위 전극의 수를 기반으로 나노입자를 검출하는 특징이 있다.
본 발명의 나노입자 검출센서는 단일한 측정에 의해 나노입자의 물질 종류, 나노입자의 크기, 입도 분포 및 농도에 대한 검출이 가능한 장점이 있으며, 나노 갭을 갖는 다수의 전극쌍을 통한 통계적 검출에 의해 검출 시간을 단축시키면서 신뢰성 및 재현성이 높으며, 매우 낮은 농도의 나노입자 또한 검출 가능한 장점이 있다.
나노갭, 전극, 나노입자, 검출, 센서, 저항, 임피던스
Description
본 발명은 나노갭의 이격거리를 갖는 전극 쌍을 이용하여 나노입자의 유무, 농도, 입도 분포 및 종류를 검출하는 나노입자 검출센서에 관한 것이다.
나노입자의 합성 및 제어 기술의 발달로 나노입자가 널리 생산되고 이를 이용한 다양한 제품이 개발되고 사용되고 있다. 그런데, 최근에 나노입자의 환경 및 인체 유해성에 대한 연구결과들이 제시되면서 나노입자의 안전성 문제가 현안으로 떠오르고 있다. 이에 따라, 나노입자의 유무와 양을 측정하는 기술의 필요성이 제기되고 있다. 이는 나노입자가 주변 환경에 미치는 영향을 연구하기 위한 선결 과제로서 새롭고 중요한 관심의 대상이 되고 있다.
기존의 입자 검출기는 (대한민국 등록특허 10-0315992) 나노입자를 검출하기보다는 마이크로 크기의 입자나 공기 중의 미립자를 측정하는 장비로써 특정 종류의 나노입자의 존재 유무와 양을 알아내기에는 민감도와 정확도가 떨어진다. 그리고 최근에 소개된 나노입자 검출기는 (대한민국 등록특허 10-0670590, 미국 공개특 허 2005-0201660) 입자를 검출하는 방식이 광학적인 방법을 사용하거나 전기화학적인 방법을 사용하는 것을 특징으로 하고 있다.
그러나, 휴대가능하고 사용하기 편리하며, 값싸고 빠른 측정이 가능한 형태의 검출용 센서를 제작하기 위해서는 칩 형태의 전자 소자를 이용한 입자 검출센서의 개발이 필요한 실정이다.
또한, 통상의 반도체 공정을 이용한 소형화된 칩 형태의 입자 검출 센서는 일반적으로 널리 사용되는 전자기구나 휴대기기, 가전제품 등에 직접 결합하는 방식 등을 통하여 다양한 분야에 적용이 용이하며, 대기중과 유체 내에서 보다 직접적인 방식의 나노입자 검출을 용이하게 하여 기존의 기술에서는 불가능했던 다양한 매개체 내에서의 상시 모니터링이 가능하다.
상술한 문제점들을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 단일한 측정에 의해 높은 신뢰성과 재현성으로 나노입자의 종류, 나노입자의 유/무, 나노입자의 농도, 나노 입자의 크기 및 입도분포를 측정할 수 있는 칩 형태의 전자 소자를 이용한 나노입자 검출센서를 제공하는 것이다.
본 발명의 나노입자 검출센서는 나노 갭을 갖도록 이격되어 형성된 한 쌍의 전극을 단위 전극으로 하여, 상기 나노 갭에 포착된 나노입자에 의한 전기적 변화를 측정하여 나노입자를 검출하는 특징이 있다.
바람직하게는 상기 나노입자 검출센서는 전기적으로 서로 독립되게 작동하는 다수개의 상기 단위 전극으로 구성된 단위 유닛을 포함하며, 상기 나노 갭에 포착된 나노입자에 의해 전기적 변화된 상기 단위 전극의 수로부터 나노입자를 분석하는 특징이 있다.
즉, 본 발명의 나노입자 검출센서는 단위 전극으로 구성되어 나노입자의 유/무를 검출 할 수 있으며, 다수의 단위 전극으로 구성된 단위 유닛을 포함하여 구성되어, 상기 나노 갭에 포착된 나노입자에 의한 전기적 변화를 갖는 단위 전극의 수를 기반으로 하여 나노입자의 종류, 농도, 크기, 입도분포 등을 측정 및 분석하는 특징이 있다.
나노 입자의 크기는 상기 단위 전극의 나노 갭 크기를 조절하여 상기 나노입자의 크기를 측정 및 분석하는 특징이 있다.
이때, 상기 단위 유닛은 서로 다른 크기의 나노 갭을 갖는 다수개의 단위 전극으로 구성되어 나노입자의 입도분포를 측정 및 분석하는 특징이 있다.
이때, 상기 단위 유닛은 동일한 크기 나노 갭을 갖는 다수개의 단위 전극들로 구성되어, 상기 나노입자 검출 센서가 서로 다른 크기의 나노 갭을 갖는 다수개의 단위 유닛으로 구성되어 나노입자의 입도분포를 측정 및 분석하는 특징이 있다.
측정의 신뢰성 및 정확성을 위해, 상기 나노입자 검출 센서가 서로 다른 크기의 나노 갭을 갖는 다수개의 단위 유닛으로 구성되는 것이 바람직하며, 나노입자의 입도분포는 상기 다수개의 단위 유닛 각각에서 동일한 단위 유닛에 속하며 저항 또는 임피던스(impedance)가 변화된 단위전극의 수에 의해 산출되는 것이 바람직하다.
상기 저항 또는 임피던스의 변화를 측정하기 위해, 나노입자의 유입 없이 초기 상태(ab-initio)로 측정된 각 단위 전극의 저항 또는 임피던스를 레퍼런스 값으로 하며, 상기 나노입자 검출 센서에 나노입자를 함유하는 유체를 유입하고, 일정한 시간이 경과된 후, 각 단위 전극의 저항 또는 임피던스를 재측정하는 것이 바람직하다. 이때, 상기 유체는 나노 입자가 분산된 액체 또는 기체일 수 있다.
상술한 바와 같이 상기 단위 전극에 형성된 상기 나노 갭의 크기를 조절하여 나노입자의 크기, 입도분포 및 나노입자의 유/무를 정성, 정량 분석 가능하다.
상기 나노 갭을 형성하는 표면에 특정 나노 입자와 결합하는 작용기가 형성 되어 나노입자의 종류가 판별되는 특징이 있다.
이때, 상기 단위 유닛은 서로 다른 작용기가 형성된 나노 갭을 갖는 다수개의 단위 전극으로 구성되는 특징이 있다.
이때, 상기 단위 유닛은 동일한 작용기가 형성된 나노 갭을 갖는 다수개의 단위전극으로 구성되며, 상기 나노입자 검출 센서는 서로 다른 작용기가 형성된 다수개의 단위 유닛으로 구성되는 특징이 있다.
나노 입자의 유/무, 종류, 농도, 입도분포, 크기등을 분석하기 위해 측정되는 상기 전기적 변화는 상술한 바와 같이 상기 나노 갭에 포착된 나노입자에 의해 상기 단위전극의 저항 또는 임피던스의 변화인 특징이 있다.
나노입자를 함유하는 유체의 유입에 의해 상기 저항 또는 임피던스가 변화된 단위전극의 총 수를 상기 단위 유닛을 구성하는 단위전극의 총 수로 나눈 값으로 상기 나노입자의 농도를 산출하는 특징이 있으며, 이때, 상기 나노입자의 농도는 상기 저항 또는 임피던스가 변화된 단위전극의 총 수를 상기 단위 유닛을 구성하는 단위전극의 총 수로 나눈 값에 의해 산출되는 특징이 있다.
상기 나노입자 검출 센서는 하나 이상의 단위 유닛으로 구성될 수 있으며, 개별 단위 유닛은 단위 유닛을 구성하는 모든 단위 전극에서 각각 하나씩 선택된 전극이 단일한 금속선에 연결되어 있는 것이 바람직하다. 또한, 각각의 단위 전극이 독립적으로 저항 또는 임피던스의 측정이 가능하도록 상기 단위 전극에서 상기 단일한 금속선에 연결되지 않은 전극은 전압 인가를 위한 독립적인 금속선에 연결되어 있는 것이 바람직하다.
본 발명의 나노입자 검출센서는 단일한 측정에 의해 나노입자의 종류, 나노입자의 크기, 입도 분포 및 농도에 대한 검출이 가능한 장점이 있으며, 나노 갭을 갖는 다수의 전극쌍을 통한 통계적 검출에 의해 검출 시간을 단축시키면서 신뢰성 및 재현성이 높으며, 매우 낮은 농도의 나노입자 또한 검출 가능한 장점이 있다. 뿐만 아니라, 통상의 반도체 공정을 이용하여 제조 가능하므로, 높은 집적도를 가지며 크기가 작고 제조비용이 낮은 장점이 있다.
이하 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 나노입자 검출센서를 상세히 설명한다. 다음에 소개되는 도면들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 제시되는 도면들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수 있으며, 도시된 도면은 명확한 이해를 위해 과장되어 도시될 수 있다. 또한 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
이때, 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 단위 전극을 도시한 것으로, 한 쌍의 전극(101 및 102)이 기판(S)상에 일정한 간격(L)으로 서로 대향되게 이격되어 형성된 일정한 크기의 나노 갭을 갖는 단위 전극(110)을 형성한다. 도 1(a)의 단위 전극(110)에 나노입자를 함유하는 유체가 유입되어 도 1(b)와 같이 상기 나노 갭에 나노입자가 포착되면, 전도성 나노입자의 경우 상기 단위 전극(110) 사이의 저항이 급격히 낮아지게 되며, 전도성이거나 비전도성 나노입자의 경우 상기 단위 전극(110)의 나노갭의 임피던스가 변화하게 된다.
상술한 바와 같이 단위 전극(110)은 나노입자의 포착에 의해 저항, 임피던스 등과 같은 전기적 변화를 일으키게 되며, 본 발명의 나노입자 검출센서를 구성하는 기본 소자가 된다.
본 발명의 나노입자 검출센서는 상기 단위 전극으로 구성되어 나노입자의 유/무, 나노입자의 크기를 검출할 수 있으며, 바람직하게는 서로 독립적으로 작동하는 둘 이상의 상기 단위 전극(110)을 포함하여 구성되어, 상기 나노입자에 의해 전기적 변화를 갖는 단위 전극(110)의 수를 기반으로 하여 나노입자의 농도, 나노입자의 크기, 나노입자의 입도분포 등을 검출하게 된다.
또한 상기 단위 전극(110)에 형성된 나노갭에 존재하는 기판에 특정 나노입자와 결합하거나 특정 나노입자와의 결합을 방지하는 화학물질로 표면처리하여 나노입자의 종류 또한 검출 가능하다. 즉, 도 1(c) 내지 도 1(d)에 도시한 바와 같이 특정 나노입자와 특이적인 결합을 하는 단분자막, 생체 모사 분자, 또는 다양한 고분자박막을 이용하여 특정의 나노입자만 선택적으로 검출 할 수 있는 것이다.
이를 위하여, 본 발명의 나노입자 검출센서는 단위전극을 구성하는 한 쌍의 전극에 서로 독립적으로 전압을 가하며 전기적 특성을 측정할 수 있는 다수의 단위전극으로 구성된 단위 유닛을 포함한다.
도 2는 상기 단위 유닛(100)의 일 예로, 12개의 상기 단위전극(110(1)~110(12)이 서로 독립적으로 단위전극의 저항 또는 임피던스 등이 측정될 수 있다. 이때, 바람직하게 단위 유닛(100)을 구성하는 모든 단위 전극(110(1)~110(12)에서 각각 하나씩 선택된 전극이 단일한 금속선(120)에 연결되고, 각각의 단위 전극이 독립적으로 저항 또는 임피던스의 측정이 가능하도록, 상기 단위 전극에서 상기 단일한 금속선(120)에 연결되지 않은 전극은 전압 인가를 위한 독립적인 금속선(130. 140)에 연결되어 있는 것이 바람직하다.
도 2의 단위 유닛(100)의 일 예에서 12개의 단위전극으로 단위 유닛(100)이 구성되는 일 예를 도시하였으나, 단위 유닛(100)을 구성하는 단위전극의 수가 많을수록 측정된 결과의 신뢰도 및 재현성이 향상되며 측정 오차가 줄어들게 된다.
본 발명의 나노입자 검출센서는 도 2와 같은 단일한 단위 유닛(100)으로 구성될 수 있으며, 도 3에 도시한 바와 같이 둘 이상의 단위 유닛(100-a, 100-b, 100-c)으로 구성될 수 있다.
나노입자의 크기는 상기 단위 전극(110)의 나노갭 크기 특히, 한 쌍의 전극이 이격된 거리(L)를 조절하여 측정 및 분석되며, 본 발명의 나노입자 검출센서를 구성하는 단위 전극들이 서로 다른 나노갭 크기를 갖도록 구성하여 나노입자의 크기 분포를 측정 및 분석할 수 있다.
도 2에서는 상기 단위 유닛(100)을 구성하는 모든 단위전극의 나노갭 크기가 동일한 경우를 도시하였으나, 나노입자의 크기 분포를 측정하기 위해 서로 다른 크기의 나노갭을 갖는 단위전극들로 상기 단위 유닛(100)이 구성될 수 있다. 하나의 단위 유닛(100)으로 입도 분포를 측정하는 경우, 동일한 나노갭 크기를 갖는 단위전극의 수가 둘 이상인 것이 바람직하다.
측정의 신뢰성 및 정확성을 높이기 위해, 나노입자 검출센서는 도 3에 도시한 바와 같이 동일한 크기(L1, L2 또는 L3)의 나노 갭을 갖는 다수개의 단위 전극들로 구성되어, 서로 다른 크기(L1, L2 및 L3)의 나노 갭을 갖는 다수개의 단위 유닛(100-a, 100-b, 100-c)으로 구성되는 것이 바람직하다. 따라서 특정 단위 유닛은 특정한 크기의 나노입자만을 검출하게 되고, 서로 다른 크기의 나노입자를 검출하는 다수 개의 단위 유닛을 구비함으로써 나노입자의 입도 분포를 측정할 수 있게 되는 것이다.
도 3과 같이 서로 다른 크기의 나노갭을 갖는 다수개의 단위 유닛으로 구성된 나노입자의 입도분포의 산출에 있어서, 상기 나노 갭의 크기(L1, L2 및 L3)는 나노입자의 크기에 대응되게 된다. 이때, 특정한 단위 유닛에 속하며 저항 또는 임피던스가 변화된 단위전극의 수를 모든 단위 유닛에서 저항 또는 임피던스가 변화된 단위전극의 수로 나눈 값이 특정 나노입자 크기의 분율(fraction)로 산출되게 된다.
이때, 다수의 단위 유닛(100-a, 100-b, 100-c) 각각을 구성하는 단위 전극의 수가 단위 유닛별로 상이할 경우, 동일한 단위 유닛에 속하며 저항 또는 임피던스 가 변화된 단위전극의 수는 단위 유닛을 구성하는 단위 전극의 총수로 노말라이즈(normalize)되며, 모든 단위 유닛에서 저항 또는 임피던스가 변화된 단위전극의 수는 나노입자 검출센서를 구성하는 단위 전극의 총수로 노말라이즈(normalize)되는 것이 바람직하다.
도 2와 같이 단일한 단위 유닛으로 나노입자 검출센서가 구성되거나 도 3과 같이 다수의 단위 유닛으로 나노입자 검출센서가 구성된 경우, 단위전극에 형성된 나노갭에 포착된 나노입자에 의해 저항 또는 임피던스가 변화된 단위전극의 총 수를 나노입자 검출센서를 구성하는 단위 전극의 총수로 나눈 값을 기반으로 나노입자의 농도가 산출되게 된다.
상술한 바와 같이 상기 나노 갭을 형성하는 표면에 특정 나노입자와 특이적인 결합을 하는 단분자막, 생체 모사 분자, 또는 다양한 고분자박막의 작용기가 형성되어 특정 나노 입자를 검출할 수 있다.
도 2 내지 도 3과 유사하게 서로 다른 작용기가 형성된 나노 갭을 갖는 다수개의 단위 전극으로 상기 단위 유닛이 구성되어 특정 나노입자만을 선택적으로 검출할 수 있다. 또한, 측정의 정확성, 민감도 및 재현성을 높이기 위해 단위 유닛이 동일한 작용기가 형성된 나노 갭을 가지며, 상기 나노입자 검출 센서가 서로 다른 작용기를 갖는 다수개의 단위 유닛으로 구성되는 것이 바람직하다. 이때, 도 2 내지 도 3을 기반으로 상술한 것과 유사한 방법으로 특정 나노입자의 크기, 농도 및 입도 분포를 분석할 수 있다.
따라서, 나노입자 검출센서를 구성하는 각 단위전극의 저항 또는 임피던스를 측정하여 저항 또는 임피던스 값이 변화된 단위전극의 수를 측정함으로써 나노입자의 종류, 나노입자의 농도, 나노입자의 크기 및 나노입자의 입도 분포를 측정할 수 있게 되는 것이다.
이를 위해 도 4에 도시한 바와 같이 나노입자 검출센서를 구성하는 단위전극 각각의 저항 또는 임피던스를 측정하여 기준 값(reference)을 측정한 후, 나노입자를 함유하는 유체를 본 발명의 나노입자 검출센서에 유입한다. 나노입자를 함유하는 유체는 나노입자가 분산된 기체(공기) 또는 나노입자가 분산된 액체이다. 이때, 상기 유체에 압력 또는 진동을 가할 수 있다. 일정 시간이 경과된 후, 나노입자 검출센서를 구성하는 단위전극 각각의 저항 또는 임피던스를 재 측정하고 상기 기준 값과 재측정 값을 비교하여 저항 또는 임피던스가 변화된 단위전극의 수를 검출한다. 나노입자의 도입 후, 변화된 저항 또는 임피던스를 갖는 단위전극의 수로부터 나노입자의 유/무, 나노입자의 크기, 나노입자의 농도, 나노입자의 입도분포 및 나노입자의 종류를 분석하게 된다. 이때, 상기 재 측정 단계 전에 유입된 유체를 제거하고 상기 레퍼런스 값의 측정 조건과 유사한 측정 조건을 조성한 후 재 측정이 이루어 질 수 있으며, 상기 유체가 제거된 다음 나노입자 검출센서에 비 특이적으로 흡착된 나노입자를 제거하기 위해, 나노입자를 함유하지 않는 유체로 나노입자 검출센서를 세척(rinse)하는 단계가 수행될 수 있다.
측정 오차를 줄이기 위해, 상기 단위전극 각각의 기준값과 재측정 값을 비교하여 저항 또는 임피던스의 변화값이 임계값 이상인 경우 단위전극에 형성된 나노갭에 나노입자가 포착된 것으로 판별하는 것이 바람직하다. 상기 임계값은 나노입 자의 크기, 물질등과 측정대상의 물리적 파라메터와 단위전극을 구성하는 나노입자 검출센서의 물리적 파라메터에 의해 결정된다.
상기와 같이 임계값 이상의 저항 또는 전기용량의 변화값을 갖는 단위전극만이 나노입자에 의해 전기적으로 변화된 단위전극으로 간주될 수 있으며, 임계값 이상의 저항 또는 임피던스의 변화값을 갖는 경우, 상기 단위전극의 저항 또는 임피던스의 변화 값이 상기 단위전극의 상기 나노 갭에 포착된 나노입자의 수로 환산되어, 나노입자의 유/무, 나노입자의 크기, 나노입자의 농도, 나노입자의 입도분포 및 나노입자의 종류를 분석할 수 있다.
이는 상기 단위전극에 형성된 단일한 나노 갭에 포착된 나노입자에 의해 저항 또는 임피던스가 변화하기 때문이며 특히 상기 단위전극이 대면적을 갖는 전극으로 구성될 경우 바람직하다. 상기 단위전극의 저항 또는 임피던스(또는 저항 또는 전기용량의 변화값)에 대한 나노갭에 포착된 나노입자의 수는 나노 갭의 크기별로 테이블화 되어 상기 환산에 사용되는 것이 바람직하다.
이때, 나노입자의 농도 또는 입도분포는 나노입자에 의해 전기적으로 변화된 단위전극의 수 대신 상기 환산된 나노입자의 수로 대치되어 분석될 수 있다.
본 발명의 나노입자 검출센서는 로/컬럼 디코더(row/column decoder)를 더 포함하여 구성되어 상기 단위유닛을 구성하는 다수의 단위전극의 전기적 측정을 용이하게 수행할 수 있으며, 메모리를 더 포함하여 구성되어 각 단위전극의 기준값, 재측정값, 상기 임계값, 측정조건(단위전극에 인가되는 전압의 파형, 인가 시간등), 각 단위전극의 나노갭 크기, 각 단위전극에 형성된 작용기의 종류 등이 저장될 수 있으며, 통상의 DSP(digital signal processor)를 더 포함하여 구성되어 상기 측정조건에 의해 검출되는 각 단위전극의 검출 결과를 입력받아 나노입자의 크기, 입도 분포, 농도, 나노입자의 종류등과 같은 분석을 수행할 수 있다.
본 발명의 상기 단위 유닛이 형성되는 기판은 물리적 지지를 위한 것이므로, 상기 특정 나노입자와 결합하는 작용기가 고정될 수 있으며, 전기적 절연성을 갖춘 것이면 가능하며, 상기 전기적 절연성 물질은 바람직하게는 산화물계를 사용하며, 더욱 바람직하게는 실리콘 산화물을 사용한다.
단위 유닛을 구성하는 기본 소자인 단위전극은 리소그라피법, 인쇄법 및 접촉 프린트법으로부터 선택된 통상의 방법으로 패터닝되거나 본 발명자들이 2006-0039528호로 출원한 나노갭 전극의 제조방법을 바탕으로 제조되어, 단위전극을 구성하는 한 쌍의 전극이 이격된 거리가 1nm 내지 1㎛의 범위로 조절될 수 있다.
도 5는 40개의 단위전극을 갖는 단위 유닛으로 제조된 본 발명의 나노입자 검출센서의 SEM(Scanning Electron Microscopy) 사진이다.
산화막이 형성된 실리콘 기판 상에 광 및 전자빔 리소그라피 방법을 이용하여 단위전극을 구성하는 한 쌍의 전극이 이격된 거리가 100nm 내지 1㎛가 되도록 개별 단위전극의 이격 거리를 조절하여 서로 다른 나노갭의 크기를 갖는 40개의 단위전극을 제조하였으며, O2 플라즈마 처리를 하여 기판 표면을 활성화 한 후 아미노프로필트리에토시실렌(aminopropyltriethoxysilane)을 이용하여 금 나노입자와 특이적으로 결합하는 -NH2 작용기를 갖는 단분자막을 상기 나노갭을 형성하는 기판의 표면에 형성시킨 것이다.
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 단위 유닛의 수, 배선과 같이 특정된 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
본 발명의 나노입자 검출센서는 나노물질 검출 기술 개발에서부터, 나노 안전, 나노입자 관련 산업현장 및 공공장소의 환경 감시 시스템 및 센서 키트 개발 등의 다양한 분야에 활용될 수 있다. 본 발명의 나노입자 검출센서는 기체나 액체등과 같은 측정 대상 매개체에 따른 처리 기술의 개발과 나노입자와 기능화 표면과의 상호작용 제어 기술, 검출기 제작을 위한 주변 기술 등과 결합하여 최상의 성능을 구현할 수 있으며, 이를 통해 대량 생산이 용이하고 사용이 간편한 나노입자 검출센서를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 단위 전극을 도시한 일 예이며,
도 2는 본 발명의 단위 유닛을 도시한 일 예이며,
도 3은 본 발명의 나노입자 검출센서를 도시한 일 예이며,
도 4는 본 발명의 나노입자 검출센서를 이용한 검출 방법을 도시한 순서도의 일 예이며,
도 5는 실 제조된 본 발명의 나노입자 검출센서의 주사전자현미경 사진이다.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
110 : 단위전극 101, 102 : 단위전극을 구성하는 전극 쌍
120, 130,140 : 금속 배선
Claims (13)
- 나노입자 검출 센서에 있어서,나노 갭을 갖도록 이격되어 형성된 한 쌍의 전극을 단위 전극으로 하여,상기 나노 갭에 포착된 나노입자에 의한 전기적 변화를 측정하여 나노입자를 검출하는 것을 특징으로 하는 나노입자 검출센서.
- 제 1항에 있어서상기 나노입자 검출센서는 전기적으로 서로 독립되게 작동하는 다수개의 상기 단위 전극으로 구성된 단위 유닛을 포함하며,상기 나노 갭에 포착된 나노입자에 의해 전기적 변화된 상기 단위 전극의 수로부터 나노입자를 분석하는 것을 특징으로 하는 나노입자 검출센서.
- 제 1항 또는 제 2항에 있어서,상기 나노 갭의 크기를 조절하여 상기 나노입자의 크기를 분석하는 것을 특징으로 하는 나노입자 검출센서.
- 제 3항에 있어서,상기 단위 유닛은 서로 다른 크기의 나노 갭을 갖는 다수개의 단위 전극으로 구성된 것을 특징으로 하는 나노입자 검출센서.
- 제 3항에 있어서,상기 단위 유닛은 동일한 크기를 갖는 나노 갭을 가지며,상기 나노입자 검출 센서는 서로 다른 크기의 나노 갭을 갖는 다수개의 단위 유닛으로 구성된 것을 특징으로 하는 나노입자 검출센서.
- 제 5항에 있어서,상기 나노입자의 입도분포는 상기 다수개의 단위 유닛 각각에서 동일한 단위 유닛에 속하며 저항 또는 임피던스가 변화된 단위전극의 수에 의해 산출되는 것을 특징으로 하는 나노입자 검출센서.
- 제 1항 또는 제 2항에 있어서,상기 나노 갭을 형성하는 표면에 특정 나노 입자와 결합하는 작용기가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 나노입자 검출센서.
- 제 7항에 있어서,상기 단위 유닛은 서로 다른 작용기가 형성된 나노 갭을 갖는 다수개의 단위 전극으로 구성된 것을 특징으로 하는 나노입자 검출센서.
- 제 7항에 있어서,상기 단위 유닛은 동일한 작용기가 형성된 나노 갭을 가지며,상기 나노입자 검출 센서는 서로 다른 작용기가 형성된 다수개의 단위 유닛으로 구성된 것을 특징으로 하는 나노입자 검출센서.
- 제 1항에 있어서,상기 전기적 변화는 상기 단위전극의 저항 또는 임피던스의 변화인 것을 특징으로 하는 나노입자 검출센서.
- 제 2항에 있어서,저항 또는 임피던스가 변화된 단위전극의 총 수를 상기 단위 유닛을 구성하는 단위전극의 총 수로 나눈 값으로 상기 나노입자의 농도를 산출하는 것을 특징으로 하는 나노입자 검출센서.
- 제 2항에 있어서,상기 단위 유닛을 구성하는 모든 단위 전극에서 각각 하나씩 선택된 전극은 단일한 금속선에 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 나노입자 검출센서.
- 제 12항에 있어서,상기 단위 전극에서 상기 단일한 금속선에 연결되지 않은 전극은 전압 인가를 위한 독립적인 금속선에 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 나노입자 검출센서.
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