KR20090117177A - Nanoprobe fabricating method and the nanoprobe thereby - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A method for manufacturing a micro probe and a micro probe thereof are provided to easily control shape, thickness, and length of a micro probe by controlling a concentrating region of an electric field. CONSTITUTION: A body of a micro probe is formed by aligning at least two electrodes(ST10). A solution for forming a micro probe formed by mixing a nano wire and one of nano particle to monomer is prepared(ST20). The solution for forming the micro probe is supplied between the electrodes(ST30). An electric field is concentrated between corresponding tips by applying a voltage between the electrodes(ST40). A micro probe is formed in an end of the electrode(ST50). The solution for forming the micro probe includes catalyst.

Description

미세 프로브 제작 방법 및 그 미세 프로브 {nanoprobe fabricating method and the nanoprobe thereby}Micro probe manufacturing method and the micro probe {nanoprobe fabricating method and the nanoprobe hence}

본 발명은 미세 프로브 제작 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 제작 효율이 우수하고 다양한 기능을 가지는 미세 프로브 제작 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a fine probe, and more particularly, to a method for manufacturing a fine probe having excellent manufacturing efficiency and having various functions.

최근, 나노스케일의 부품 및 디바이스를 제조하는 나노기술에 대한 관심이 높아지고 있으며, 나노기술에 관한 연구도 활발하게 진행되고 있다. 나노프로브 제작 기술의 개발은 나노이미지 분석 장비 개발에 기반이 될 수 있다.Recently, interest in nanotechnology for manufacturing nanoscale components and devices has been increasing, and research on nanotechnology has been actively conducted. Development of nanoprobe fabrication technology can be the basis for developing nanoimage analysis equipment.

원자현미경(AFM)은 나노 단위의 구조물을 관찰하는데 매우 폭넓게 사용되지만, 상용화된 팁(tip) 자체의 구조적 한계로 인하여 고분해능을 필요로 하는 다양한 상황에서 제한적으로 쓰인다.AFMs are widely used to observe nanoscale structures, but are limited in a variety of situations that require high resolution due to the structural limitations of commercialized tips themselves.

그러나 나노프로브를 결합시킨 원자현미경은 고종횡비(high aspect ratio)와 높은 적응성(elasticity)를 가지기 때문에 나선효과(convolution effect)를 감소시킨다.However, the atomic force microscope combined with nanoprobes reduces the convolution effect because of its high aspect ratio and high elasticity.

따라서 원자현미경은 고분해능이 가능하고, 또한 생체물질 표면의 손상 없는 관측이 가능하다. 즉 나노프로브 제작 기술은 현재 활발히 진행되고 있는 나노바이 오 분야를 관측하는데 필요한 기본 기술이 된다.As a result, atomic force microscopes are capable of high resolution and can be observed without damaging the surface of biological materials. In other words, nanoprobe manufacturing technology becomes the basic technology for observing the field of nanobiotechnology that is currently active.

나노프로브 제작 기술은, 바이오 분야에서 세포나 미세 조직을 연구하기 위하여, 다양한 시료 및 단백질을 세포 내부로 주입한 후 반응을 관찰하여 세포생물학의 연구에서 신약 개발의 적용에까지 다양한 방면에 적용될 수 있다.The nanoprobe fabrication technology may be applied to various fields from research of cell biology to application of new drug development by injecting various samples and proteins into cells in order to study cells or microstructures in the field of biotechnology and observing the reaction.

하지만 기존의 주사기를 이용한 약물투여 방식은 세포의 손상을 주는 반면, 나노프로브를 이용한 나노인젝터 기술은 세포막의 손상 없이 시료를 세포 내부로 투과시킬 수 있다.However, the conventional syringe-injected drug damages the cells, whereas the nano-injector technology using nanoprobes allows the sample to penetrate into the cells without damaging the cell membrane.

또한 나노인젝터 기술은 전도성 나노프로브에 다양한 작용기 및 효소 등을 코팅하여 세포 내부의 신호를 측정할 수 있다. 따라서 전도성 나노프로브의 개발은 다양한 세포 반응들을 연구하는 해결책이 될 수 있다.Nanoinjector technology can also measure signals inside cells by coating various functional groups and enzymes on conductive nanoprobes. Thus, the development of conductive nanoprobes could be a solution for studying various cellular responses.

예를 들면, 나노프로브는 MEMS(Microelectromechanical Systems) 공정을 통하여 실리콘 팁을 식각하여 제작한 것이 있다. 나노프로브의 끝 부분은 수십 나노미터 크기를 가지며 일괄공정으로 가능하다. 그러나 나노프로브를 형성하는 실리콘은 높은 취성(brittle)을 가지며, 식각 공정의 한계로 인하여, 고종횡비(high aspect ratio)를 가지지 못한다.For example, nanoprobes are manufactured by etching silicon tips through a MEMS (Microelectromechanical Systems) process. The tip of the nanoprobe is several tens of nanometers in size and can be processed in a batch process. However, the silicon forming the nanoprobe has a high brittleness and, due to the limitation of the etching process, does not have a high aspect ratio.

다른 예를 들면, 전자빔(ebeam) 및 전기연동(DEP; Dielectrophoresis) 기술을 이용하여 팁 끝에 탄소나노튜브(CNT)를 붙이거나 성장시켜 고종횡비를 가지는 나노프로브가 있다. 그러나 이 나노프로브는 생산성이 낮고 재현성이 떨어져 상품화를 어렵게 한다.Another example is a nanoprobe having a high aspect ratio by attaching or growing carbon nanotubes (CNTs) to tip ends using electron beam (Ebeam) and Dielectrophoresis (DEP) techniques. However, these nanoprobes have low productivity and low reproducibility, making them difficult to commercialize.

본 발명의 일 실시예는 제작 효율을 향상시키며, 다양한 기능을 가지는 미세 프로브를 제작하는 미세 프로브 제작 방법에 관한 것이다.One embodiment of the present invention improves the manufacturing efficiency, and relates to a fine probe manufacturing method for manufacturing a fine probe having a variety of functions.

본 발명의 일 실시예는 다양한 종류의 재료를 사용하여 다양한 기능을 가지는 미세 프로브를 제작하고, 미세 프로브의 길이 및 굵기를 조절하는 미세 프로브 제작 방법에 관한 것이다.One embodiment of the present invention relates to a method for manufacturing a fine probe to manufacture a fine probe having a variety of functions using a variety of materials, and to control the length and thickness of the fine probe.

본 발명의 일 실시예에 따른 미세 프로브 제조 방법은, 미세 프로브 형성용 용액에 적어도 2개의 전극을 준비하고, 상기 전극들에 전압을 인가하여 뾰족한 상기 전극들 사이에 전기장 집중을 유도하여 상기 전극의 끝에 미세 프로브를 형성할 수 있다.In the method of manufacturing a fine probe according to an embodiment of the present invention, at least two electrodes are prepared in a solution for forming a fine probe, and a voltage is applied to the electrodes to induce an electric field concentration between the sharp electrodes. At the end, a fine probe can be formed.

본 발명의 일 실시예에 따른 미세 프로브 제조 방법은, 적어도 2개의 전극을 정렬하여 미세 프로브의 몸체가 될 전극을 준비하는 전극준비단계, 나노와이어 및 나노입자 중 하나와 단량체를 혼합한 미세 프로브 형성용 용액을 준비하는 용액준비단계, 준비된 상기 전극들 사이에 상기 미세 프로브 형성용 용액을 공급하는 용액공급단계, 및 상기 전극들 사이에 전압을 인가하여 서로 대응하는 팁 사이에 전기장을 집중시키는 전기장집중단계를 포함할 수 있다.In a method of manufacturing a fine probe according to an embodiment of the present invention, an electrode preparation step of preparing an electrode to be a body of a fine probe by aligning at least two electrodes, forming a fine probe in which one of the nanowires and the nanoparticles is mixed with a monomer A solution preparation step of preparing a solution for solution, a solution supply step of supplying the solution for forming the fine probe between the prepared electrodes, and electric field concentration to focus the electric field between the corresponding tips by applying a voltage between the electrodes It may include a step.

상기 전극준비단계는, 상기 전극을 2개의 제1 전극과 제2 전극으로 준비하며, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극은, 뾰족한 팁을 서로 마주 보도록 정렬되어 상기 팁과 상기 팁 사이에 최단거리를 형상할 수 있다.In the electrode preparation step, the electrode is prepared as two first electrodes and a second electrode, and the first electrode and the second electrode are aligned to face the sharp tips to each other, and the shortest distance between the tip and the tip. It can be shaped.

상기 전극준비단계는, 상기 전극을 3개 또는 4개로 준비하며, 상기 전극들의 각 팁들은 삼각형 또는 사각형으로 정열될 수 있다.In the electrode preparation step, three or four electrodes are prepared, and each tip of the electrodes may be arranged in a triangle or a square.

상기 전극준비단계는, 상기 나노와이어 및 상기 나노입자 중 하나가 집적된 상태에서 상기 전극들 사이의 간격을 조절할 수 있다.The electrode preparation step may adjust the distance between the electrodes in the state in which one of the nanowires and the nanoparticles are integrated.

상기 전극준비단계는, 뾰족한 팁을 가지는 전극을 제작하는 단계와, 상기 팁을 미세 위치 조정을 통해 정렬하는 단계를 포함할 수 있다.The electrode preparation step may include manufacturing an electrode having a pointed tip, and aligning the tip through fine position adjustment.

상기 전극준비단계는, 텅스텐 와이어를 이용하여 전기화학적인 식각으로 뾰족 형상의 팁을 형성할 수 있다.The electrode preparation step may form a pointed tip by electrochemical etching using tungsten wire.

상기 전극준비단계는 평면에 형성된 전극에 뾰족한 전극을 정렬하여 평면에 수직인 미세 기둥을 제작할 수 있다.The electrode preparation step may produce a fine pillar perpendicular to the plane by aligning the pointed electrode to the electrode formed on the plane.

상기 용액준비단계는, 상기 미세 프로브 형성용 용액에 전기화학적으로 합성되는 기능성 폴리머의 단량체(monomer)를 포함시킬 수 있다.The solution preparation step may include a monomer of a functional polymer that is electrochemically synthesized in the solution for forming the fine probe.

상기 기능성 폴리머의 단량체는, 피롤, 아닐린, 아세틸렌, 티오펜, 이소티오펜, 페닐렌, 톨루딘, 아진, 아센, 아줄렌, 피리딘, 및 인돌 중 하나 또는 둘 이상을 포함할 수 있다.The monomer of the functional polymer may include one or two or more of pyrrole, aniline, acetylene, thiophene, isothiophene, phenylene, toludine, azine, asene, azulene, pyridine, and indole.

상기 용액준비단계는, 용매에 상기 나노와이어 및 나노입자 중 하나를 혼합하는 제1 혼합단계와, 상기 나노와이어 및 나노입자 중 하나가 혼합된 용액에 상기 기능성 폴리머의 단량체를 혼합하는 제2 혼합단계를 포함할 수 있다.The solution preparation step may include a first mixing step of mixing one of the nanowires and nanoparticles in a solvent, and a second mixing step of mixing monomers of the functional polymer in a solution in which one of the nanowires and nanoparticles is mixed. It may include.

상기 제1 혼합단계는 상기 나노와이어 및 나노입자 중 하나를 0.01 내지 10 중량%만큼 첨가할 수 있다. 상기 제1 혼합단계는 상기 용액에 계면활성제 및 초음 파 중 하나의 처리를 할 수 있다. 상기 제1 혼합단계는, 상기 용액에서 상기 나노와이어 및 나노입자 중 하나의 농도를 조절할 수 있다.The first mixing step may add one of the nanowires and nanoparticles by 0.01 to 10% by weight. The first mixing step may be one of a surfactant and ultrasonic wave treatment to the solution. The first mixing step may adjust the concentration of one of the nanowires and nanoparticles in the solution.

상기 제2 혼합단계는, 상기 기능성 폴리머 단량체를 0.1 내지 5몰(M) 첨가할 수 있다. 상기 제2 혼합단계는 상기 용액에 상기 기능성 폴리머 단량체를 유기용매에 희석시키거나 초음파 처리할 수 있다. 상기 제2 혼합단계는 도핑 용액을 더 혼합할 수 있다.In the second mixing step, 0.1 to 5 moles (M) of the functional polymer monomer may be added. The second mixing step may dilute or sonicate the functional polymer monomer in an organic solvent in the solution. In the second mixing step, the doping solution may be further mixed.

상기 나노와이어 및 나노입자 중 하나는, 탄소나노튜브(CNT), 플러렌(C60), 금나노입자(gold nano particle) 및 은나노입자(silver nano particle) 중 하나를 포함할 수 있다. 상기 미세 프로브 형성용 용액은 촉매를 포함할 수 있다.One of the nanowires and nanoparticles may include one of carbon nanotubes (CNT), fullerenes (C60), gold nanoparticles, and silver nanoparticles. The solution for forming the fine probe may include a catalyst.

상기 용액공급단계는, 상기 전극들 사이에 상기 미세 프로브 형성용 용액을 적하시키는 단계와, 상기 전극들을 상기 미세 프로브 형성용 용액에 담그는 단계 중 하나를 포함할 수 있다.The solution supplying step may include one of dropping the fine probe forming solution between the electrodes and immersing the electrodes in the fine probe forming solution.

상기 용액공급단계는, 상기 미세 프로브 형성용 용액에 전도성 폴리머의 단량체를 첨가하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 용액공급단계는 상기 미세 프로브의 제작 단계에 따라 적어도 2가지의 상기 미세 프로브 형성용 용액을 공급할 수 있다.The solution supply step may further include adding a monomer of a conductive polymer to the solution for forming the fine probe. The solution supply step may supply at least two solutions for forming the fine probe according to the manufacturing step of the fine probe.

상기 전기장집중단계는 상기 전극들에 교류 및 직류 중 하나의 전압을 인가할 수 있다.The electric field concentration step may apply one of alternating current and direct current to the electrodes.

상기 전기장집중단계는, 상기 전극들에 서로 다른 전압을 인가하여 전기장이 집중되는 부분을 조절할 수 있다.In the electric field concentration step, the electric field is concentrated by applying different voltages to the electrodes.

상기 교류 전압은 1kHz 내지 100MHz의 주파수 범위를 포함할 수 있다.The AC voltage may include a frequency range of 1 kHz to 100 MHz.

상기 직류 전압은 0.1 내지 0.5V 범위를 포함할 수 있다. 상기 전기장집중단계는 직류 전압의 크기를 조절할 수 있다.The DC voltage may include a range of 0.1 to 0.5V. The electric field concentration step may adjust the magnitude of the DC voltage.

상기 전기장집중단계는 상기 전극들 사이 간격을 증대시킬 수 있다.The electric field concentration step may increase the distance between the electrodes.

본 발명의 일 실시예에 따른 미세 프로브 제조 방법은, 상기 전기장집중단계에 이어, 상기 미세 프로브 형성용 용액을 제거하여, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 사이에 집중된 재료와 뾰족한 팁에 메니스커스(meniscus)가 형성되면서 집중된 재료를 응집시켜 미세 프로브를 완성하는 프로브완성단계를 더 포함할 수 있다.In the method of manufacturing a fine probe according to an embodiment of the present invention, following the electric field concentration step, the solution for forming the fine probe is removed, and the menis is sharpened with a material and a sharp tip concentrated between the first electrode and the second electrode. While forming a meniscus, the method may further include a probe completion step of aggregating the concentrated material to complete the fine probe.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 미세 프로브는, 상기 미세 프로브 제조 방법들 중 하나로 제작되어, 원자현미경(AFM)의 팁, 주사현미경(STM)의 팁, 생체 탐침(Bio Probe), 전자총(electron emission source), 전자방출소자 및 세포/생체물질 내부 물성 측정 센서 중 적어도 어느 하나에 적용될 수 있다.In addition, the micro-probe according to an embodiment of the present invention is manufactured by one of the methods of manufacturing the micro-probe, the tip of the atomic force microscope (AFM), the tip of the scanning microscope (STM), the bio probe (Bio Probe), the electron gun ( electron emission source), an electron emission device, and a cell / biomaterial internal property measurement sensor.

이와 같이 본 발명의 일 실시예에 따르면, 미세 프로브 형성용 용액에 2개 또는 그 이상의 전극을 배치하고, 전극의 팁들 사이에 전기장을 집중시키며, 집중된 전기장에 나노와이어 또는 나노입자가 집적되어 미세 프로브의 형성을 촉진하므로, 미세 프로브를 효율적 및 안정적으로 제작하는 효과가 있다.As described above, according to an embodiment of the present invention, two or more electrodes are disposed in a solution for forming a fine probe, the electric field is concentrated between the tips of the electrodes, and nanowires or nanoparticles are integrated in the concentrated electric field so that the fine probe is Since it promotes the formation of, it is effective to produce a fine probe efficiently and stably.

전극의 배치 및 각 전극에 인가되는 전압의 크기를 조절하여, 전기장의 집중 영역을 조절함으로써, 제작되는 미세 프로브의 모양, 굵기 및 길이를 쉽게 조절하는 효과가 있다.By adjusting the arrangement of the electrodes and the magnitude of the voltage applied to each electrode, by adjusting the concentrated region of the electric field, there is an effect of easily adjusting the shape, thickness and length of the manufactured fine probe.

미세 프로브 형성 시, 전극 사이의 간격을 늘려감으로써 생성되는 미세 프로브의 길이를 늘려가는 효과가 있다.In forming the fine probe, there is an effect of increasing the length of the generated fine probe by increasing the distance between the electrodes.

전극 사이에 교류 전압의 주파수 및 전압의 크기를 변화시켜 미세 프로브의 형상 및 위치를 조절하는 효과가 있다. 미세 프로브가 사용되는 분야를 고려하여 그에 대응하는 형상으로 미세 프로브를 제작할 수 있고, 미세 프로브를 다양한 분야에서 사용할 수 있게 하는 효과가 있다.There is an effect of adjusting the shape and position of the fine probe by changing the frequency of the alternating voltage and the magnitude of the voltage between the electrodes. In consideration of the field in which the fine probe is used, a fine probe may be manufactured in a shape corresponding thereto, and the fine probe may be used in various fields.

또한 프로브 형성용 용액에 포함되는 나노와이어 또는 나노입자의 종류와 농도, 기능성 폴리머 단량체의 종류와 농도, 및 첨가되는 도핑 물질의 종류에 따라 다양한 특성을 가지는 미세 프로브를 제작할 수 있고, 또한 다양한 분야에 사용될 수 있게 하는 효과가 있다.In addition, it is possible to manufacture a fine probe having a variety of properties according to the type and concentration of nanowires or nanoparticles contained in the solution for forming a probe, the type and concentration of the functional polymer monomer, and the type of the doping material to be added, and also in various fields There is an effect that can be used.

이와 같은 제작 방법으로 제작된 미세 프로브는 AFM과 같은 SPM(Scanning Probe Microscopy)에 적용 가능하며, 지금까지 AFM 팁이 가지던 나선효과(convolution effect)를 감소시켜 AFM 팁에 의한 불확실성을 줄일 수 있으므로 고분해능을 가질 수 있다.The micro probe manufactured by this manufacturing method can be applied to SPM (Scanning Probe Microscopy) such as AFM, and it can reduce the convolution effect that AFM tip has so far, thereby reducing the uncertainty caused by AFM tip. May have

미세 프로브를 가지는 팁의 형상이 고종횡비(high aspect ratio)를 가지므로 팁은 세포 내부에 도달될 수 있으며, 이로써 세포 내부로 물질의 전달이나 세포 내부의 여러 가지 신호를 측정할 수 있다.Since the shape of the tip having the fine probe has a high aspect ratio, the tip may reach the inside of the cell, thereby measuring the transfer of a substance into the cell or various signals inside the cell.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한 다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention. In the drawings, parts irrelevant to the description are omitted in order to clearly describe the present invention, and like reference numerals designate like elements throughout the specification.

본 발명 전체에서, 미세 프로브라 함은 마이크로 미터 또는 나노 미터 수준의 직경을 가지는 프로브를 의미한다. Throughout the present invention, the term "micro probe" refers to a probe having a diameter of micrometer or nanometer level.

도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 미세 프로브 제조 방법의 개념도이고, 도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 미세 프로브 제조 방법의 순서도이다.1 is a conceptual diagram of a method of manufacturing a fine probe according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a flow chart of a method of manufacturing a fine probe according to an embodiment of the present invention.

도1 및 도2를 참조하면, 미세 프로브 제조 방법은 미세 프로브 형성용 용액에 적어도 2개의 전극을 준비하고, 전극들에 전압을 인가하여 뾰족한 전극들 사이에 전기장 집중을 유도하여 전극의 끝에 미세 프로브를 형성한다.1 and 2, in the method of manufacturing a fine probe, at least two electrodes are prepared in a solution for forming a fine probe, a voltage is applied to the electrodes to induce electric field concentration between the sharp electrodes, and thus the fine probe at the end of the electrode. To form.

전극 사이에 집중된 전기장에 의해 미세 프로브 형성용 용액에 포함된 나노와이어 또는 단량체가 전극 사이에 집중되므로, 미세 프로브 형성이 촉진되며 또한 제작 효율이 향상된다.Since nanowires or monomers contained in the solution for forming the fine probe are concentrated between the electrodes by the electric field concentrated between the electrodes, the formation of the fine probe is promoted and the production efficiency is improved.

보다 구체적으로 설명하면, 미세 프로브 제조 방법은, 전극준비단계(ST10), 용액준비단계(ST20), 용액공급단계(ST30) 및 전기장집중단계(ST40)를 포함한다.In more detail, the method for manufacturing a fine probe includes an electrode preparation step ST10, a solution preparation step ST20, a solution supply step ST30, and an electric field concentration step ST40.

전극준비단계(ST10)는 적어도 2개의 전극(1, 2)을 제작하여 미세 프로브의 몸체가 될 전극(1, 2)을 준비하여, 미세 위치 조정을 통하여 정열한다. 뾰족한 팁을 가지는 전극(1, 2)은 서로의 사이에서 전기장의 집중을 용이하게 한다.In the electrode preparation step ST10, at least two electrodes 1 and 2 are prepared to prepare the electrodes 1 and 2 to be the bodies of the fine probes, and are aligned through fine position adjustment. The electrodes 1, 2 with pointed tips facilitate the concentration of the electric field between each other.

용액준비단계(ST20)는 나노와이어 및 나노입자 중 하나와 단량체를 혼합한 미세 프로브 형성용 용액(3)을 준비한다.In the solution preparation step (ST20), one of the nanowires and the nanoparticles and the monomer is mixed to prepare a fine probe forming solution (3).

용액공급단계(ST30)는 준비된 상기 전극들(1, 2) 사이에 상기 미세 프로브 형성용 용액(3)을 공급한다. 용액공급단계(ST30)는 미세 프로브(4)의 제작 환경을 고려하여 적절히 선택될 수 있으며, 용액을 적하하는 방법이나 용액에 전극(1, 2)을 담그는 방법 모두 가능하다.In the solution supply step ST30, the fine probe forming solution 3 is supplied between the prepared electrodes 1 and 2. Solution supply step (ST30) may be appropriately selected in consideration of the manufacturing environment of the fine probe (4), either a method of dropping the solution or a method of dipping the electrodes (1, 2) in the solution.

전기장집중단계(ST40)는 전극들(1, 2) 사이에 전압을 인가하여 서로 대응하는 팁 사이에 전기장을 집중시켜 미세 프로브를 형성한다.The electric field concentration step ST40 applies a voltage between the electrodes 1 and 2 to concentrate the electric field between the tips corresponding to each other to form a fine probe.

전극(1, 2)의 뾰족한 팁에서 전기장이 집중되므로 이 부분에 전기연동에 의하여 미세 프로브 형성용 용액(3)에 포함된 나노와이어 또는 나노입자들이 집적되어, 미세 프로브의 형성이 더욱 촉진된다.Since the electric field is concentrated at the sharp tips of the electrodes 1 and 2, the nanowires or nanoparticles contained in the solution for forming the fine probe 3 are integrated by this electrophoresis, thereby further facilitating the formation of the fine probe.

전지장집중단계(ST40)는 교류 전압에 의하여 형성될 수 있으며, 이로 인하여 복잡한 파형의 전기 신호를 위한 고가의 장비를 사용하지 않아도 되며, 교류 주파수를 변화시켜는 것으로 미세 프로브의 형상을 조절할 수 있다.Battery concentration step (ST40) can be formed by the AC voltage, thereby eliminating the need for expensive equipment for the electrical signal of a complex waveform, by changing the AC frequency can adjust the shape of the fine probe. .

또한 일 실시예에 따른 미세 프로브 제조 방법은 프로브완성단계(ST50)을 더 포함한다. 프로브완성단계(ST50)는 전기장집중단계(ST40)에 이어, 미세 프로브 형성용 용액(3)을 제거한다. 따라서 2 전극(1, 2) 사이에 집중된 재료와 뾰족한 팁에 메니스커스(meniscus)가 형성되면서 집중된 재료를 응집시켜 미세 프로브(4)를 형성한다.In addition, the method for manufacturing a fine probe according to an embodiment further includes a probe completion step (ST50). Probe completion step (ST50) is followed by the electric field concentration step (ST40), to remove the fine probe formation solution (3). Therefore, the meniscus is formed on the material and the sharp tip which is concentrated between the two electrodes 1 and 2, and the concentrated material is aggregated to form the fine probe 4.

본 실시예의 미세 프로브 제조 방법에 사용되는 미세 프로브 형성용 용액(3)은 용매, 나노와이어 또는 나노입자, 계면활성제 및 기능성 폴리머 단량체를 포함 한다.The solution for forming a fine probe 3 used in the method for producing a fine probe according to the present embodiment includes a solvent, a nanowire or a nanoparticle, a surfactant, and a functional polymer monomer.

계면활성제는 나노와이어 또는 나노입자를 용매에 고르게 분산시키며, 기능성 고분사 단량체는 미세 프로브에 다양한 기능을 부여한다.The surfactant evenly distributes the nanowires or nanoparticles in the solvent, and the functional high spray monomers impart various functions to the fine probe.

예를 들면, 용매는 물 또는 유기 용매를 포함한다. 유기 용매는 메탄올, 에탄올, 이소프로판올, 부탄올, 아세톤, 아세토니트릴, 톨루엔, 디클로로메탄, 디메틸포름아미드(Dimethyl Formamide, DMF), 디메틸 설폭사이드(Dimethyl Sulfoxide, DMSO), 테트라하이드로퓨란(tetrahydrofuran, THF), 및 프로필렌카보네이트(propylen carbonate) 중 하나를 포함한다.For example, the solvent includes water or an organic solvent. Organic solvents include methanol, ethanol, isopropanol, butanol, acetone, acetonitrile, toluene, dichloromethane, dimethyl formamide (DMF), dimethyl sulfoxide (DMSO), tetrahydrofuran (THF), And propylene carbonate.

나노와이어 또는 나노입자는 전기장이 집중된 곳에 집적되어, 미세 프로브(4) 형성의 기본 골격을 형성하며, 기능성 폴리머 단량체의 고분자화를 촉진하는 촉매로써 역할한다.Nanowires or nanoparticles accumulate in areas where electric fields are concentrated, forming the basic skeleton of the formation of the fine probe 4, and serving as a catalyst for promoting the polymerization of functional polymer monomers.

나노 와이어 또는 나노입자는 탄소나노튜브(CNT), 플러렌(C60), 금 나노 입자(gold nano particle) 및 나노 입자(silver nano particle) 중 하나로 이루어질 수 있다. 촉매로 사용되는 물질은 이 보다 더 다양할 수 있으며, 이들은 전기장이 집중된 부분에 집적되어 국소적으로 전류를 집중시켜 고분자화를 촉진시킨다.The nanowires or nanoparticles may be made of one of carbon nanotubes (CNT), fullerenes (C60), gold nanoparticles, and nanoparticles. The materials used as catalysts can vary even more than these, and they are concentrated in areas where electric fields are concentrated to locally concentrate currents to promote polymerisation.

미세 프로브 형성용 용액은 분산제를 더 포함할 수 있으며, 예를 들면, 분산제는 소디움 도데실설페이트(sodium dodecylsulfate)일 수 있다.The solution for forming the fine probe may further include a dispersant, for example, the dispersant may be sodium dodecylsulfate.

기능성 폴리머 단량체는 전도성의 기능을 가지는 피롤, 아닐린, 티오펜, 이소티오펜, 페닐렌, 톨루딘, 아진, 아센, 아줄렌, 피리딘, 및 인돌 중 하나이며, 이외 다양한 폴리머 단량체일 수 있다.The functional polymer monomer is one of pyrrole, aniline, thiophene, isothiophene, phenylene, toludine, azine, acene, azulene, pyridine, and indole having a conductive function, and may be various other polymer monomers.

미세 프로브 형성용 용액은 용매에 분산제, 나노와이어 또는 나노입자를 혼합 후, 여기에 기능성 고분자의 단량체를 첨가하여 혼합하여 제조될 수 있다.The solution for forming a fine probe may be prepared by mixing a dispersant, a nanowire or a nanoparticle with a solvent, and then adding a monomer of a functional polymer to the solvent.

또한, 미세 프로브 형성용 용액은 도핑을 이용해 미세 프로브에 원하는 특성을 부여할 필요가 있을 경우, 도핑 물질을 더 첨가하여 제조될 수 있다.In addition, the solution for forming a fine probe may be prepared by further adding a doping material when it is necessary to impart desired characteristics to the fine probe by using doping.

일례를 들면, 나노와이어 또는 나노입자 재료로 탄소나노튜브가 사용될 수 있고, 이 경우 탄소나노튜브는 용매의 전체 중량에 0.01 내지 10 중량% 정도 첨가할 수 있다.For example, carbon nanotubes may be used as nanowires or nanoparticle materials, and in this case, carbon nanotubes may be added in an amount of 0.01 to 10 wt% based on the total weight of the solvent.

용매와 분산제 및 탄소나노튜브가 혼합된 후에는 탄소나노튜브가 효율적으로 용매에 분산 될 수 있도록 10 내지 60분 가량 초음파 처리를 할 수 있다.After the solvent, the dispersant and the carbon nanotubes are mixed, sonication may be performed for about 10 to 60 minutes so that the carbon nanotubes can be efficiently dispersed in the solvent.

이 상태에서도, 미세 프로브 형성용 용액에서 분산되지 않고 뭉쳐진 탄소나노튜브는 원심분리 또는 나노 필터를 사용하여 제거할 수 있다.Even in this state, the carbon nanotubes that are not dispersed in the solution for forming a fine probe can be removed by centrifugation or a nano filter.

일례를 들면, 기능성 폴리머 단량체는 피놀을 사용할 수 있으며, 탄소나노튜브가 참가된 미세 프로브 형성용 용액에 대하여 0.01 내지 5몰(M)의 농도로 첨가할 수 있다.For example, as the functional polymer monomer, pinol may be used, and the carbon nanotubes may be added at a concentration of 0.01 to 5 mol (M) based on the solution for forming the micro probe.

본 발명에 적용되는 미세 프로브 형성용 용액은 상기 기재된 내용에 한정되지 아니하며, 용매, 전도성 폴리머 단량체, 촉매, 및 분산제의 역할을 할 수 있는 다양한 물질을 사용할 수 있으며, 용매, 전도성 폴리머 단량체, 및 촉매로 사용되는 물질에 따라 이들의 비율 또한 변화할 수 있다.The solution for forming a fine probe applied to the present invention is not limited to the above description, and may use various materials that can serve as a solvent, a conductive polymer monomer, a catalyst, and a dispersant, and a solvent, a conductive polymer monomer, and a catalyst. Depending on the materials used, their proportions may also vary.

미세 프로브 형성용 용액(3)에 전도성 폴리머 단량체를 첨가하는 경우, 전도성 폴리머와 탄소나노튜브의 복합체인 미세 프로브를 제작할 수 있다. 전도성 폴리 머는 금속이 가지지 못하는 유연성과 화학적 안정성, 생적합성 등을 구비하므로 미세 프로브를 다양한 종류의 센서에 적용될 수 있게 한다.When the conductive polymer monomer is added to the fine probe forming solution 3, a fine probe which is a composite of the conductive polymer and carbon nanotubes may be manufactured. Conductive polymers have the flexibility, chemical stability, and biocompatibility that metals do not have, allowing micro probes to be applied to various types of sensors.

도3은 도1에서 2개 전극 팁의 정렬된 상태도이고, 도4는 도3의 2개의 전극 팁에 탄소나노튜브의 집적 상태도이며, 도5는 도4의 2개의 전극 팁에 미세 프로브가 제작된 상태도이고, 도6은 전극 팁에 미세 프로브가 제작된 상태도이다.3 is an arrangement of two electrode tips in FIG. 1, FIG. 4 is an integrated state diagram of carbon nanotubes on two electrode tips of FIG. 3, and FIG. 5 shows a fine probe formed on two electrode tips of FIG. 4. 6 is a state diagram in which a fine probe is manufactured at an electrode tip.

도3 및 도4를 참조하면, 전극(1, 2)은 뾰족한 팁을 가지도록 텅스텐 와이어를 전기화학적으로 식각함으로써 제작 가능하다. 텅스텐 와이어의 전기화학적 식각은 0.5 내지 5몰(M)의 수산화나트륨 수용액을 이용하여 텅스텐 와이어에 양극을 연결하고, 음극이 연결된 원형의 백금 전극 사이에 위치하게 하여, 1 내지 10V의 직류 전압을 인가하여 실시한다. 식각 용액의 농도와 가해주는 전압 및 용액에 잠기는 텅스텐 와이어의 길이를 조절함으로써 텅스텐 팁의 식각 형상을 조절할 수 있다.3 and 4, the electrodes 1 and 2 can be fabricated by electrochemically etching the tungsten wire to have a pointed tip. Electrochemical etching of the tungsten wire is performed by connecting a positive electrode to the tungsten wire using 0.5 to 5 mol (M) aqueous sodium hydroxide solution, and placing the negative electrode between circular platinum electrodes to which the negative electrode is connected, thereby applying a DC voltage of 1 to 10 V. Do it. The etch shape of the tungsten tip can be controlled by adjusting the concentration of the etch solution, the voltage applied to it, and the length of the tungsten wire immersed in the solution.

이와 같이 준비된 텅스텐 팁을 미세 조절 3축 스테이지에 연결하여, 현미경을 이용하여 관찰하면서 텅스텐 팁을 가지는 전극(1, 2)을 정렬한다. 일례로 2개의 전극(1, 2)을 서로 마주하여 2전극이 5 내지 10㎛ 간격을 유지하도록 정렬한다.The tungsten tip thus prepared is connected to the finely adjusted triaxial stage, and the electrodes 1 and 2 having the tungsten tip are aligned while observing using a microscope. For example, the two electrodes 1 and 2 face each other and are aligned such that the two electrodes maintain a spacing of 5 to 10 μm.

마지막으로, 미세 프로브 형성용 용액(3)을 정렬된 전극(1, 2) 사이에 5 내지 10ul 공급하고, 2전극(1, 2) 사이에 1kHz 내지 100MHz의 교류 전압을 인가하여 2전극(1, 2) 끝 사이에 미세 프로브 형성용 용액(3)에 포함된 탄소나노튜브(5)가 집적시켜 미세 프로브(4)를 제작한다(도3 참조).Finally, 5 to 10 ul of the fine probe forming solution 3 is supplied between the aligned electrodes 1 and 2, and an alternating voltage of 1 kHz to 100 MHz is applied between the two electrodes 1 and 2 so that the two electrodes 1 2) Carbon nanotubes 5 contained in the solution for forming a fine probe 3 are integrated between the ends to produce a fine probe 4 (see FIG. 3).

이 과정에서 전압을 인가하는 시간과 미세 프로브 형성용 용액의 농도 등을 조절함로써, 미세 프로브의 굵기를 조절할 수 있고, 공급된 미세 프로브 형성용 용액을 제거하면서 전극(1, 2) 사이에 메니스커스(meniscus)가 형성되면서 집적된 탄소나노튜브(5)가 응축되면서 굵기가 가늘고 견고한 미세 프로브(4)를 제작 완성한다(도4, 도5, 도6 참조).In this process, the thickness of the fine probe can be adjusted by adjusting the time for applying the voltage and the concentration of the solution for forming the fine probe, and between the electrodes 1 and 2 while removing the supplied fine probe forming solution. As the varnish (meniscus) is formed, the integrated carbon nanotubes 5 are condensed to produce a fine and thin micro probe 4 (see FIGS. 4, 5, and 6).

미세 프로브 형성용 용액에서 나노와이어 또는 나노입자의 농도는 일정한 시간에 전기장 집중에 의해 전극(1, 2) 사이에 집적되는 나노와이어 또는 나노입자의 양과 직접적인 관계를 가지며, 형성된 미세 프로브(4)의 물리적, 기계적, 전기적 및 화학적 특성과 직접적으로 관계한다. 따라서 농도를 조절함으로써 미세 프로브(4)의 특성, 예를 들면 굵기 및 전기적 특성을 조절할 수 있다.The concentration of nanowires or nanoparticles in the solution for forming a fine probe has a direct relationship with the amount of nanowires or nanoparticles accumulated between the electrodes 1 and 2 by electric field concentration at a certain time, It is directly related to physical, mechanical, electrical and chemical properties. Therefore, by adjusting the concentration, the properties of the fine probe 4, for example, the thickness and the electrical properties can be adjusted.

또한, 탄소나노튜브(5)가 집적된 상태에서, 전극(1, 2) 사이의 간격을 조절하면 집적된 탄소나노튜브(5) 분포의 길이 및 넓이가 변화되며, 이를 이용함으로써, 형성되는 미세 프로브(4)의 길이와 굵기를 더 조절할 수 있다.In addition, in the state in which the carbon nanotubes 5 are integrated, adjusting the distance between the electrodes 1 and 2 changes the length and width of the integrated carbon nanotubes 5 distribution, and by using the fine The length and thickness of the probe 4 can be further adjusted.

도7은 전극 팁과 AFM 팁의 정렬 상태도이고, 도8은 높은 종횡비를 가지는 AFM 팁의 상태도이다.7 is a state diagram of the electrode tip and the AFM tip, Figure 8 is a state diagram of the AFM tip having a high aspect ratio.

도7 및 도8을 참조하면, 원자현미경 팁(AFM Tip)을 전극(1, 21)으로 사용하여 높은 종횡비(high aspect ratio)를 가지는 원자현미경 팁을 제작하는 것을 설명한다.Referring to FIGS. 7 and 8, an AFM tip is used as the electrodes 1 and 21 to fabricate an AFM tip having a high aspect ratio.

전기 화학적으로 식각된 텅스텐 팁을 가지는 전극(1)과 상용 원자현미경 팁을 전극(21)으로 사용하며, 2개의 전극(1, 21)을 10㎛ 간격으로 정렬한다(도7 참조).An electrode 1 having an electrochemically etched tungsten tip and a commercial atomic force microscope tip are used as the electrodes 21, and the two electrodes 1 and 21 are aligned at intervals of 10 mu m (see FIG. 7).

정렬된 2전극(1, 21) 사이에 교류 전압을 인가한 상태에서, 2전극(1, 21) 사이에 미세 프로브 형성용 용액(3)을 수초간 공급하여 원자현미경 팁 끝 부분에 높은 종횡비를 가지는 탄소나노튜브(5) 또는 나노와이어를 합성하여 높은 종횡비(high aspect ratio)의 미세 프로브(24)를 가지는 원자현미경 팁의 제작한다(도8 참조).With an alternating voltage applied between the aligned two electrodes (1, 21), a fine probe forming solution (3) is supplied between the two electrodes (1, 21) for several seconds to provide a high aspect ratio at the tip of the atomic force microscope tip. The branched carbon nanotubes 5 or nanowires were synthesized to fabricate an atomic force microscopy tip having a fine probe 24 having a high aspect ratio (see FIG. 8).

도9 및 도10은 3개의 전극 팁의 정렬된 상태도이다.9 and 10 are aligned state diagrams of three electrode tips.

도9 및 도10을 참조하면, 3개 이상, 일례로 3개의 전극(31, 32, 33)을 사용하여 다양한 형태의 미세 프로브를 제작하는 것을 설명한다.9 and 10, the production of various types of fine probes using three or more, for example, three electrodes 31, 32, and 33 will be described.

전기화학적으로 식각된 3개의 텅스텐 팁을 가지는 전극(31, 32, 33)을 팁들이 삼각형을 형성하도록 정렬하고, 전극들(31, 32, 33) 사이에 미세 프로브 형성용 용액(3)을 공급한다(도9 참조).Align the electrodes 31, 32, 33 having three tungsten tips electrochemically etched so that the tips form a triangle, and supply the solution 3 for forming a fine probe between the electrodes 31, 32, 33. (See Fig. 9).

2개의 전극(32, 33)은 서로 연결하여 (+)단자에 연결하고, 나머지 하나의 전극(31)은 (+)단자에 연결하여, 교류전압을 인가하여, 쐐기 형상의 미세 프로브(34)를 제작한다(도10 참조).The two electrodes 32 and 33 are connected to each other and connected to the (+) terminal, and the other electrode 31 is connected to the (+) terminal and applied with an alternating voltage to form a wedge-shaped fine probe 34. To prepare (see Fig. 10).

전극(31, 32, 33)에 서로 다른 전압을 인가함으로써 각각의 전극 사이에 전기장이 집중되는 부분이 조절되며, 이로써 다양한 모양의 미세 프로브가 제작될 수 있다.By applying different voltages to the electrodes 31, 32, and 33, a portion in which an electric field is concentrated between the electrodes is controlled, and thus, fine probes having various shapes can be manufactured.

도11 내지 도14는 전극 사이 간격을 늘려가면서 제작한 미세 프로브의 제작 상태도이다.11 to 14 are manufacturing state diagrams of the fine probes manufactured while increasing the distance between the electrodes.

도11 내지 도13을 참조하면, 2전극(41, 42) 사이에 간격을 점차 멀어지게 하 면서 미세 프로브의 길이를 늘리면서 제작하는 것을 설명한다.Referring to FIGS. 11 to 13, manufacturing while increasing the length of the fine probe while gradually increasing the distance between the two electrodes 41 and 42 will be described.

전기화학적으로 식각된 2개의 텅스텐 팁을 가지는 전극(41, 42)를 10㎛ 간격으로 정렬하고, 미세 프로브 형성용 용액(3)을 전극(41, 42) 사이에 공급한다.The electrodes 41, 42 having two tungsten tips etched electrochemically are aligned at 10 占 퐉 intervals, and a solution 3 for forming a fine probe is supplied between the electrodes 41, 42.

이 상태에서 2전극(41, 42) 사이에 교류 전압을 인가하여 탄소나노튜브(45)를 응집시키면서(도11 참조), 전극(41, 42) 사이 간격을 점점 멀어지게 하여 길이를 늘이면서 미세 프로브(44)를 제작한다(도12 내지 도14).In this state, an alternating voltage is applied between the two electrodes 41 and 42 to agglomerate the carbon nanotubes 45 (see FIG. 11), while gradually increasing the length between the electrodes 41 and 42 to increase the length. The probe 44 is produced (FIGS. 12-14).

도15 내지 도17은 피놀 미세 프로브, 아닐린 미세 프로브, 및 티오펜 미세 프로브의 제작 상태도이다.15 to 17 are manufacturing state diagrams of a pinol fine probe, aniline fine probe, and thiophene fine probe.

도15 내지 도17을 참조하면, 다양한 종류의 기능성 폴리머 단량체가 포함된 미세 프로브 형성용 용액을 사용하여 미세 프로브를 제작하는 것을 설명한다.Referring to Figure 15 to 17, it will be described to produce a fine probe using a solution for forming a fine probe containing a variety of functional polymer monomers.

전기화학적으로 식각된 2개의 텅스텐 팁을 가지는 전극(1, 2)을 10㎛ 간격으로 정렬하고 미세 프로브 형성용 용액을 전극(1, 2) 사이에 공급한다.Electrodes 1, 2 having two tungsten tips etched electrochemically are aligned at intervals of 10 μm, and a solution for forming a fine probe is supplied between the electrodes 1, 2.

피롤, 아닐린 및 티오펜이 각각 포함된 프로브 형성용 용액(13, 23, 43)을 전극(1, 2) 사이에 각각 공급하여, 각 기능성 폴리머 특성을 가지는 미세 프로브(54, 64, 74)를 제작한다(도15 내지 도17 참조).Probe formation solutions 13, 23, 43 containing pyrrole, aniline and thiophene, respectively, were supplied between the electrodes 1, 2 to provide fine probes 54, 64, 74 having respective functional polymer properties. It manufactures (refer FIG. 15-17).

미세 프로브 제작시, 다양한 종류의 미세 프로브 형성용 용액을 하나의 프로브 제작에 단계별로 사용하면, 미세 프로브의 길이 방향을 따라 각각 다른 특성을 가지는 미세 프로브를 얻을 수 있다.When preparing a fine probe, by using a variety of different types of fine probe forming solution for one probe step by step, it is possible to obtain a fine probe having different characteristics along the length direction of the fine probe.

도18 내지 도21은 직류 전압을 이용한 미세 프로브 제작 상태도이다.18 to 21 are state diagrams of producing a fine probe using a DC voltage.

도18 내지 도21을 참조하면, 직류 전압을 전극(1, 2)에 인가하여 (+)극에서 부터 기능성 폴리머 단량체의 고분자화를 진행시켜 미세 프로브를 제작하고, 미세 프로브의 길이를 조절하는 것을 설명한다.18 to 21, a DC probe is applied to the electrodes 1 and 2 to polymerize the functional polymer monomer from the (+) electrode to produce a fine probe, and to adjust the length of the fine probe. Explain.

전기화학적으로 식각된 2개의 텅스텐 팁을 가지는 전극(1, 2)을 10㎛ 간격으로 정렬하고, 미세 프로브 형성용 용액(3)을 전극(1, 2) 사이에 공급한다.Electrodes 1, 2 having two tungsten tips etched electrochemically are aligned at intervals of 10 μm, and a solution 3 for forming a fine probe is supplied between the electrodes 1, 2.

2전극(1, 2) 사이에 교류전압을 인가하여 탄소나노튜브가 전기장이 집중된 부분에 집적된 상태에서, 직류 전압을 인가하면 집적된 탄소나노튜브를 따라 전류가 집중되어 흐르면서 (+)극에서부터 기능성 폴리머 단량체의 고분자화가 진행되어 집적된 탄소나노튜브를 따라 미세 프로브가 성장한다.Applying an alternating current voltage between the two electrodes (1, 2) in a state where the carbon nanotubes are integrated in a concentrated electric field, when a direct current voltage is applied, current flows concentrated along the integrated carbon nanotubes from the positive electrode. As the polymerization of the functional polymer monomer proceeds, fine probes grow along the integrated carbon nanotubes.

이때, 인가되는 직류 전압은 0.1 내지 5V 일 수 있으며, 직류 전압의 크기를 조절하면 폴리머 단량체의 고분자화 속도를 조절할 수 있으며, 따라서 생성되는 미세 프로브의 길이를 조절할 수 있다.In this case, the applied DC voltage may be 0.1 to 5V, and by adjusting the size of the DC voltage, the polymerization rate of the polymer monomer may be controlled, and thus the length of the generated fine probe may be controlled.

이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.Although the preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited thereto, and various modifications and changes can be made within the scope of the claims and the detailed description of the invention and the accompanying drawings. Naturally, it belongs to the scope of the invention.

도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 미세 프로브 제조 방법의 개념도이다.1 is a conceptual diagram of a method for manufacturing a fine probe according to an embodiment of the present invention.

도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 미세 프로브 제조 방법의 순서도이다.Figure 2 is a flow chart of a method for manufacturing a fine probe according to an embodiment of the present invention.

도3은 도1에서 2개 전극 팁의 정렬된 상태도이다.3 is an aligned state diagram of the two electrode tips in FIG.

도4는 도3의 2개의 전극 팁에 탄소나노튜브의 집적 상태도이다.4 is an integrated state diagram of carbon nanotubes at two electrode tips of FIG. 3.

도5는 도4의 2개의 전극 팁에 미세 프로브가 제작된 상태도이다.FIG. 5 is a state diagram in which a fine probe is manufactured at two electrode tips of FIG. 4.

도6은 전극 팁에 미세 프로브가 제작된 상태도이다.6 is a state diagram in which a fine probe is manufactured at an electrode tip.

도7은 전극 팁과 AFM 팁의 정렬 상태도이다.7 is an alignment diagram of an electrode tip and an AFM tip.

도8은 높은 종횡비를 가지는 AFM 팁의 상태도이다.8 is a state diagram of an AFM tip having a high aspect ratio.

도9 및 도10은 3개의 전극 팁의 정렬된 상태도이다.9 and 10 are aligned state diagrams of three electrode tips.

도11 내지 도14는 전극 사이 간격을 늘려가면서 제작한 미세 프로브의 제작 상태도이다.11 to 14 are manufacturing state diagrams of the fine probes manufactured while increasing the distance between the electrodes.

도15 내지 도17은 피놀 미세 프로브, 아닐린 미세 프로브, 및 티오펜 미세 프로브의 제작 상태도이다.15 to 17 are manufacturing state diagrams of a pinol fine probe, aniline fine probe, and thiophene fine probe.

도18 내지 도21은 직류 전압을 이용한 미세 프로브 제작 상태도이다.18 to 21 are state diagrams of producing a fine probe using a DC voltage.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

1, 2, 21, 31, 32, 33, 41, 42 : 전극1, 2, 21, 31, 32, 33, 41, 42: electrode

3, 13, 23, 43 : 미세 프로브 형성용 용액3, 13, 23, 43: solution for forming a fine probe

4, 44, 54, 64, 74 : 미세 프로브4, 44, 54, 64, 74: fine probe

5, 45 : 탄소나노튜브5, 45: carbon nanotubes

Claims (30)

미세 프로브 형성용 용액에 적어도 2개의 전극을 준비하고, 상기 전극들에 전압을 인가하여 뾰족한 상기 전극들 사이에 전기장 집중을 유도하여 상기 전극의 끝에 미세 프로브를 형성하는 미세 프로브 제조 방법.At least two electrodes are prepared in a solution for forming a fine probe, and a voltage is applied to the electrodes to induce electric field concentration between the sharp electrodes to form a fine probe at the end of the electrode. 적어도 2개의 전극을 정렬하여 미세 프로브의 몸체가 될 전극을 준비하는 전극준비단계;Preparing an electrode to align the at least two electrodes to be a body of the fine probe; 나노와이어 및 나노입자 중 하나와 단량체를 혼합한 미세 프로브 형성용 용액을 준비하는 용액준비단계;A solution preparation step of preparing a solution for forming a fine probe in which one of the nanowires and the nanoparticles and the monomer are mixed; 준비된 상기 전극들 사이에 상기 미세 프로브 형성용 용액을 공급하는 용액공급단계; 및A solution supply step of supplying the solution for forming the fine probe between the prepared electrodes; And 상기 전극들 사이에 전압을 인가하여 서로 대응하는 팁 사이에 전기장을 집중시키는 전기장집중단계를 포함하는 미세 프로브 제조 방법.And a field concentration step of concentrating an electric field between tips corresponding to each other by applying a voltage between the electrodes. 제2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 전극준비단계는,The electrode preparation step, 상기 전극을 2개의 제1 전극과 제2 전극으로 준비하며,The electrode is prepared as two first electrodes and a second electrode, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극은,The first electrode and the second electrode, 뾰족한 팁을 서로 마주 보도록 정렬되어 상기 팁과 상기 팁 사이에 최단거리 를 형상하는 미세 프로브 제조 방법.The fine probe manufacturing method is arranged to face the pointed tip to form the shortest distance between the tip and the tip. 제2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 전극준비단계는,The electrode preparation step, 상기 전극을 3개 또는 4개로 준비하며,Prepare three or four electrodes, 상기 전극들의 각 팁들은 삼각형 또는 사각형으로 정열되는 미세 프로브 제조 방법.Wherein each tip of the electrodes is arranged in a triangle or a square. 제4 항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 전극준비단계는,The electrode preparation step, 상기 나노와이어 및 상기 나노입자 중 하나가 집적된 상태에서 상기 전극들 사이의 간격을 조절하는 미세 프로브 제조 방법.Fine probe manufacturing method for adjusting the distance between the electrodes in the state in which one of the nanowires and the nanoparticles are integrated. 제2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 전극준비단계는,The electrode preparation step, 뾰족한 팁을 가지는 전극을 제작하는 단계와Manufacturing an electrode having a pointed tip 상기 팁을 미세 위치 조정을 통해 정렬하는 단계를 포함하는 미세 프로브 제조 방법.And aligning the tip through fine positioning. 제6 항에 있어서,The method of claim 6, 상기 전극준비단계는The electrode preparation step 텅스텐 와이어를 이용하여 전기화학적인 식각으로 뾰족 형상의 팁을 형성하는 미세 프로브 제조 방법.A method of manufacturing a fine probe using a tungsten wire to form a pointed tip by electrochemical etching. 제2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 전극준비단계는 평면에 형성된 전극에 뾰족한 전극을 정렬하여 평면에 수직인 미세 기둥을 제작하는 미세 프로브 제조 방법.The electrode preparation step is to produce a fine probe perpendicular to the plane by aligning the pointed electrode to the electrode formed on the plane. 제2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 용액준비단계는,The solution preparation step, 상기 미세 프로브 형성용 용액에 전기화학적으로 합성되는 기능성 폴리머의 단량체(monomer)를 포함시키는 미세 프로브 제조 방법.Method for producing a fine probe comprising a monomer of a functional polymer that is electrochemically synthesized in the solution for forming a fine probe. 제9 항에 있어서,The method of claim 9, 상기 기능성 폴리머의 단량체는,The monomer of the functional polymer, 피롤, 아닐린, 아세틸렌, 티오펜, 이소티오펜, 페닐렌, 톨루딘, 아진, 아센, 아줄렌, 피리딘, 및 인돌 중 하나 또는 둘 이상을 포함하는 미세 프로브 제조 방법.A method of making a microprobe comprising one or more of pyrrole, aniline, acetylene, thiophene, isothiophene, phenylene, toludine, azine, asene, azulene, pyridine, and indole. 제2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 용액준비단계는,The solution preparation step, 용매에 상기 나노와이어 및 나노입자 중 하나를 혼합하는 제1 혼합단계와,A first mixing step of mixing one of the nanowires and nanoparticles in a solvent, 상기 나노와이어 및 나노입자 중 하나가 혼합된 용액에 상기 기능성 폴리머의 단량체를 혼합하는 제2 혼합단계를 포함하는 미세 프로브 제조 방법.And a second mixing step of mixing the monomer of the functional polymer in a solution in which one of the nanowires and nanoparticles is mixed. 제11 항에 있어서,The method of claim 11, wherein 상기 제1 혼합단계는 The first mixing step 상기 나노와이어 및 나노입자 중 하나를 0.01 내지 10 중량%만큼 첨가하는 미세 프로브 제조 방법.Method for producing a fine probe by adding one of the nanowires and nanoparticles by 0.01 to 10% by weight. 제12 항에 있어서,The method of claim 12, 상기 제1 혼합단계는 상기 용액에 계면활성제 및 초음파 중 하나의 처리를 하는 미세 프로브 제조 방법.The first mixing step is a fine probe manufacturing method of treating one of the surfactant and the ultrasonic wave to the solution. 제12 항에 있어서,The method of claim 12, 상기 제1 혼합단계는,The first mixing step, 상기 용액에서 상기 나노와이어 및 나노입자 중 하나의 농도를 조절하는 미세 프로브 제조 방법.Fine probe manufacturing method for adjusting the concentration of one of the nanowires and nanoparticles in the solution. 제12 항에 있어서,The method of claim 12, 상기 제2 혼합단계는,The second mixing step, 상기 기능성 폴리머 단량체를 0.1 내지 5몰(M) 첨가하는 미세 프로브 제조 방법.Method for producing a fine probe to add 0.1 to 5 mol (M) of the functional polymer monomer. 제12 항에 있어서,The method of claim 12, 상기 제2 혼합단계는 상기 용액에 상기 기능성 폴리머 단량체를 유기용매에 희석시키거나 초음파 처리하는 미세 프로브 제조 방법.The second mixing step is a fine probe manufacturing method of diluting or sonicating the functional polymer monomer in the solution in an organic solvent. 제12 항에 있어서,The method of claim 12, 상기 제2 혼합단계는 도핑 용액을 더 혼합하는 미세 프로브 제조 방법.The second mixing step is a fine probe manufacturing method for further mixing the doping solution. 제9 항에 있어서,The method of claim 9, 상기 나노와이어 및 나노입자 중 하나는,One of the nanowires and nanoparticles, 탄소나노튜브(CNT), 플러렌(C60), 금나노입자(gold nano particle) 및 은나노입자(silver nano particle) 중 하나를 포함하는 미세 프로브 제조 방법.A method of manufacturing a fine probe comprising one of carbon nanotubes (CNT), fullerenes (C60), gold nanoparticles, and silver nanoparticles. 제9 항에 있어서,The method of claim 9, 상기 미세 프로브 형성용 용액은 촉매를 포함하는 미세 프로브 제조 방법.The fine probe forming solution is a fine probe manufacturing method comprising a catalyst. 제2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 용액공급단계는,The solution supply step, 상기 전극들 사이에 상기 미세 프로브 형성용 용액을 적하시키는 단계와Dropping the solution for forming the fine probe between the electrodes; 상기 전극들을 상기 미세 프로브 형성용 용액에 담그는 단계 중 하나를 포함하는 미세 프로브 제조 방법.And dipping the electrodes in the solution for forming the fine probe. 제20 항에 있어서,The method of claim 20, 상기 용액공급단계는,The solution supply step, 상기 미세 프로브 형성용 용액에 전도성 폴리머의 단량체를 첨가하는 단계를 더 포함하는 미세 프로브 제조 방법.The method of manufacturing a fine probe further comprising the step of adding a monomer of the conductive polymer to the solution for forming a fine probe. 제2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 용액공급단계는 상기 미세 프로브의 제작 단계에 따라 적어도 2가지의 상기 미세 프로브 형성용 용액을 공급하는 미세 프로브 제조 방법.The solution supply step is a fine probe manufacturing method for supplying at least two solutions for forming the fine probe according to the manufacturing step of the fine probe. 제2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 전기장집중단계는 상기 전극들에 교류 및 직류 중 하나의 전압을 인가하는 미세 프로브 제조 방법.The field concentration step of applying a fine probe of one of the alternating current and direct current to the electrodes. 제23 항에 있어서,The method of claim 23, wherein 상기 전기장집중단계는,The electric field concentration step, 상기 전극들에 서로 다른 전압을 인가하여 전기장이 집중되는 부분을 조절하는 미세 프로브 제조 방법.The method of manufacturing a fine probe to control the concentration of the electric field by applying different voltages to the electrodes. 제23 항에 있어서,The method of claim 23, wherein 상기 교류 전압은 1kHz 내지 100MHz의 주파수 범위를 포함하는 미세 프로브 제조 방법.The alternating voltage is a fine probe manufacturing method comprising a frequency range of 1kHz to 100MHz. 제23 항에 있어서,The method of claim 23, wherein 상기 직류 전압은 0.1 내지 0.5V 범위를 포함하는 미세 프로브 제조 방법.The direct current voltage has a fine probe manufacturing method comprising a range from 0.1 to 0.5V. 제23 항에 있어서,The method of claim 23, wherein 상기 전기장집중단계는 직류 전압의 크기를 조절하는 미세 프로브 제조 방법.The electric field concentration step is a fine probe manufacturing method for adjusting the magnitude of the DC voltage. 제23 항에 있어서,The method of claim 23, wherein 상기 전기장집중단계는 상기 전극들 사이 간격을 증대시키는 미세 프로브 제조 방법.The field concentration step is fine probe manufacturing method for increasing the distance between the electrodes. 제2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 전기장집중단계에 이어, 상기 미세 프로브 형성용 용액을 제거하여,After the electric field concentration step, by removing the solution for forming the fine probe, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 사이에 집중된 재료와 뾰족한 팁에 메니스커스(meniscus)가 형성되면서 집중된 재료를 응집시켜 미세 프로브를 형성하는 프로브완성단계를 더 포함하는 미세 프로브 제조 방법.The method of claim 1, further comprising a probe completion step of forming a fine probe by agglomerating the concentrated material while forming a meniscus on a material and a sharp tip concentrated between the first electrode and the second electrode. 제1 항 내지 제29 항 중 어느 한 항의 미세 프로브 제조 방법으로 제작되어,30 is manufactured by the method of manufacturing a fine probe according to any one of claims 1 to 29, 원자현미경(AFM)의 팁, 주사현미경(STM)의 팁, 생체 탐침(Bio Probe), 전자총(electron emission source), 전자방출소자 및 세포/생체물질 내부 물성 측정 센서 중 적어도 어느 하나에 적용되는 미세 프로브.Microscopically applied to at least one of the tip of an atomic force microscope (AFM), the tip of a scanning microscope (STM), a bio probe, an electron emission source, an electron-emitting device, and a sensor for measuring physical properties inside a cell / biomaterial Probe.
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