KR20140122066A - chromatography substrate with surface enhanced Raman scattering nano-structure and fabricating method thereof - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a chromatography substrate with a surface enhanced Raman scattering nano-structure and a manufacturing method thereof. The structure includes a chromatography substrate; and a surface enhanced Raman scattering nano-structure which is formed on one surface of the chromatography substrate. According to the structure, a sample separation function using chromatography is combined with a high detection sensitivity function of a sample using surface enhanced Raman scattering, thereby allowing the non-labeled separation of and high detection sensitivity of a sample.

Description

표면증강 라만산란 나노구조가 구비된 크로마토그래피 기판 및 이의 제조방법{chromatography substrate with surface enhanced Raman scattering nano-structure and fabricating method thereof}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a chromatographic substrate having a surface enhanced Raman scattering nanostructure and a method of manufacturing the same,

본 발명은 시료의 비표지 분리 및 고감도 검출이 동시에 가능하도록 하기 위한 표면증강 라만산란 나노구조가 구비된 크로마토그래피 기판 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a chromatographic substrate provided with a surface-enhanced Raman scattering nanostructure for enabling non-labeling separation and high sensitivity detection of a sample, and a method for producing the same.

일반적으로, 표면증강 라만산란(Surface Enhanced Raman Scattering)은 거친 금속 표면에서 일어나는 국소표면 플라즈몬 공명(Localized surface plasmon resonance)에 의해 라만산란(Raman scattering)이 10의 7승에서 9승까지 증폭되는 현상을 말한다. 각각의 분자는 그 분자 구조에 따라 고유한 진동, 회전에 따른 양자화된 에너지 상태를 갖고 있는데, 분자에 단파장의 빛을 쪼여 주었을 때, 빛을 받은 분자는 고유한 에너지 상태에 따라 빛을 흡수하여 들뜬 상태(excited state)가 되었다가, 다시 원래 빛의 형태로 에너지를 방출하면서 바닥 상태(ground state)로 돌아가게 된다. 이 때 방출하는 다양한 빛 중에서 적색 편이(Red shift)된 빛을 방출하는 현상을 스토크스-라만 편이(Stokes-Raman shift)라 하고, 이 현상을 라만산란이라고 한다. Generally, surface enhanced Raman scattering is a phenomenon in which Raman scattering is amplified from 10 to 7 to 9 by localized surface plasmon resonance occurring on a rough metal surface. It says. Each molecule has a unique quantized energy state according to its molecular structure. When a molecule is irradiated with a short-wavelength light, the light-receiving molecule absorbs light according to its inherent energy state. It becomes an excited state and then returns to the ground state while releasing energy in the original light form. The phenomenon in which red-shifted light is emitted from various lights emitted at this time is called a Stokes-Raman shift, and this phenomenon is called Raman scattering.

앞서 서술한 바와 같이, 각각의 분자는 그 분자 구조에 따라 고유한 에너지 상태를 갖고 있기 때문에, 라만산란은 물질의 고유한 성질을 나타내고 있다. 또한, 한 개의 분자만 있더라도 라만산란 신호가 나타나기 때문에, 극미량의 시료를 사용하여도 시료 검출이 용이하다는 장점이 있으며, 단파장의 빛을 이용하여 신호를 측정하기 때문에 표지가 필요 없다는 장점이 있다. 하지만 라만산란 신호는 매우 약하여 측정이 매우 힘들다는 단점이 있는데, 거친 금속 표면에서 라만산란 신호가 매우 큰 폭으로 증폭된다는 현상이 관찰되어 새롭게 조명을 받고 있다.As described above, since each molecule has a unique energy state according to its molecular structure, Raman scattering represents a unique property of the material. In addition, since Raman scattering signals appear even when only one molecule is present, there is an advantage that a sample can be easily detected using a very small sample, and a signal is measured using light of a short wavelength. However, the Raman scattering signal is very weak, which is very difficult to measure. The Raman scattering signal on the rough metal surface is amplified to a very large extent and is newly illuminated.

국소표면 플라즈몬 공명은 빛의 파장보다 작은 크기의 금속나노구조가 빛을 받을 때 일어나는 전자의 집단적 진동에 의한 현상으로, 수십 나노미터 크기의 영역에 매우 집약적으로 증폭된 전자기장이 나타나는 현상이다. 이 국소 플라즈몬 공명에 의하여 본디 측정하기 힘들었던 라만산란 신호가 증폭되는 현상을 가리켜 표면증강 라만산란이라 한다. 표면증강 라만산란은 라만산란의 장점들을 고스란히 갖고 있으면서도 신호가 강하여 검출이 용이하여, 생체 분자 검출은 물론, 바이오센서에 이용하기 매우 적합하다.Local surface plasmon resonance is a phenomenon caused by the collective oscillation of electrons that occurs when a metal nanostructure of a size smaller than the wavelength of light is irradiated, resulting in a very intensively amplified electromagnetic field in a region of several tens of nanometers. This amplification of the Raman scattering signal, which was difficult to measure by the local plasmon resonance, is called surface enhancement Raman scattering. The surface enhanced Raman scattering is very suitable for use in biosensors as well as biomolecule detection as it has the advantages of Raman scattering and is robust in signal detection and is easy to detect.

종래 '표면 증강 라만 산란을 위한 기판'이 대한민국 공개특허 제2011-0097834호(2011.08.31)에 제시되어 있다.
A conventional 'substrate for surface enhanced Raman scattering' is disclosed in Korean Patent Publication No. 2011-0097834 (Aug. 31, 2011).

한편, 크로마토그래피는 각각의 물질의 이동상과의 결합력과 고정상과의 결합력의 차이를 이용하여 혼합물을 분리하는 기술이다. 물질의 이동상과의 결합력이 고정상과의 결합력보다 강한 경우, 그 물질은 빠른 속도로 이동상을 따라 전개가 되고, 고정상과의 결합력이 더 강한 경우에는 느린 속도로 전개가 되어, 이 전개되는 속도에 따라 혼합물이 분리되게 된다. 이 때 이동상이 이동한 거리 대비 물질이 이동한 거리를 퍼센트로 나타낸 것을 전개율이라 하고, 이 전개율은 물질의 고유한 특성을 나타낸다. 따라서 크로마토그래피를 이용한 혼합물의 분리에는, 적절한 이동상과 고정상의 선택이 매우 중요하다. 하지만 셋 혹은 그 이상의 물질이 섞여있는 혼합물의 경우에는 그 물질의 특성이 비슷하여 적절한 이동상의 선택이 힘든 경우가 많다. 이에 대한 대안의 하나가 2차 전개를 이용하는 것이다. 2차 전개는 한쪽 방향으로만 전개시키는 1차 전개와는 달리, 2차원 형태의 평면에 두 번에 걸쳐서 각각 다른 이동상을 사용하여 전개시키는 방법이다. 보다 자세히 설명하면, 2차원 형태의 평면의 원점 부근에 분리하고자 하는 혼합물을 점의 형태로 찍은 후, 1차 전개 용매를 이용하여 한쪽 방향으로 전개시키면, 전개율이 비슷한 물질들이 모여있는 여러 개의 스팟이 형성되게 된다. 이 상태에서 전개를 멈추고 용매를 모두 증발시킨 후, 2차 전개 용매를 이용하여 다른 한쪽 방향으로 전개시키면, 1차 전개 용매에 대해 전개율이 비슷한 물질들이 2차 전개 용매에 의해 각각의 스팟으로 분리가 되는 원리이다.On the other hand, chromatography is a technique of separating a mixture using the difference between the binding force of each substance with the mobile phase and the binding force with the stationary phase. When the binding force of the substance with the mobile phase is stronger than the binding force with the stationary phase, the substance develops along the mobile phase at a high speed, and when the binding force with the stationary phase is strong, the substance develops at a slow rate, The mixture is separated. In this case, the distance from the moving distance of the moving object is referred to as a developing rate, and this developing rate represents a characteristic characteristic of the material. Therefore, the choice of suitable mobile phase and stationary phase is very important for chromatographic separation of mixtures. However, in the case of a mixture of three or more substances, it is often difficult to choose a suitable mobile phase because the properties of the materials are similar. One alternative to this is to use the second evolution. Unlike the first expansion, which is developed in one direction only, the second expansion is a method in which two different types of mobile phases are deployed on a two-dimensional plane. More specifically, when a mixture to be separated is taken in the form of a point near the origin of a two-dimensional plane, and then developed in one direction using a first developing solvent, a plurality of spots . When the development is stopped in this state and all of the solvent is evaporated and then developed in the other direction using the second developing solvent, materials having similar developing rates to the first developing solvent are separated into the respective spots by the second developing solvent .

종래 '친화 크로마토그래피 미세장치, 이의 제조방법'이 대한민국 등록특허 제0768089호(2007.10.11)에 제시되어 있다.
A conventional 'affinity chromatography fine apparatus and its manufacturing method' is disclosed in Korean Patent No. 0768089 (2007.10.11).

종래의 표면 증강 라만 산란을 위한 기판은 SERS 검출을 위한 기판이고, 친화 크로마토그래피 미세장치는 단순히 혼합물을 분리하는 장치이므로 시료의 비표지 분리 및 고감도 검출이 동시에 가능하도록 하기 위한 기판의 개발이 지속적으로 요구되어 오고 있다.
Since the substrate for conventional surface enhanced Raman scattering is a substrate for SERS detection and the affinity chromatography fine device is simply a device for separating the mixture, development of a substrate for simultaneously performing non-label separation and high sensitivity detection of the sample is continuously performed It has been demanded.

대한민국 공개특허 제2011-0097834호('표면 증강 라만 산란을 위한 기판', 2011.08.31)Korean Patent Publication No. 2011-0097834 ('Substrate for Surface Enhanced Raman Scattering', Aug. 31, 2011) 대한민국 등록특허 제0768089호('친화 크로마토그래피 미세장치, 이의 제조방법', 2007.10.11)Korean Patent No. 0768089 ('Affinity chromatography fine apparatus, method for producing the same', 2007.10.11)

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 크로마토그래피를 이용한 시료의 분리기능과 표면증강 라만산란을 이용한 시료의 고감도 검출 기능이 결합되어, 시료의 비표지 분리 및 고감도 검출이 동시에 가능한 표면증강 라만산란 나노구조가 구비된 크로마토그래피 기판을 제공하는 데 그 목적이 있다.Disclosure of the Invention The present invention has been conceived in order to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a method of separating a sample using chromatography and a function of detecting a high sensitivity of a sample using surface enhanced Raman scattering, And an object of the present invention is to provide a chromatographic substrate provided with an enhanced Raman scattering nanostructure.

또한, 본 발명의 목적은 제작 방법이 매우 간단하고 저가의 크로마토그래피 기판의 제작이 가능하여 저비용으로 고효율을 수행할 수 있는 표면증강 라만산란 나노구조가 구비된 크로마토그래피 기판의 제조방법을 제공하는 것이다.
It is another object of the present invention to provide a method of manufacturing a chromatographic substrate having a surface enhanced Raman scattering nano structure capable of producing a low cost chromatographic substrate with a very simple manufacturing method and being capable of performing high efficiency at a low cost .

본 발명은, 크로마토그래피 기판; 및 상기 크로마토그래피 기판의 일면에 형성되는 표면증강 라만산란(Surface-Enhanced Raman Scattering, SERS) 나노구조;를 포함한다.The present invention relates to a chromatography substrate; And Surface Enhanced Raman Scattering (SERS) nanostructures formed on one side of the chromatographic substrate.

본 발명에 있어서, 상기 크로마토그래피 기판의 재질은 종이(paper), 실리카 겔(silica gel), 알루미나(allumina), 폴리머(polymer), 유리(glass) 중 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 한다.In the present invention, the material of the chromatography substrate is any one selected from paper, silica gel, allumina, polymer, and glass.

본 발명에 있어서, 상기 크로마토그래피 기판은 적어도 두 개 이상의 단위 기판이 적층된 구조로 된 것을 특징으로 한다.In the present invention, the chromatography substrate has a structure in which at least two or more unit substrates are laminated.

본 발명에 있어서, 상기 표면증강 라만산란 나노구조의 주기는 광파장 이하의 주기를 갖도록 형성된 것을 특징으로 한다.In the present invention, the period of the surface-enhanced Raman scattering nanostructure is formed to have a period shorter than an optical wavelength.

한편, 본 발명은, 크로마토그래피 기판의 표면에 플라즈몬 특성을 갖는 플라즈몬 물질을 도포하는 도포 단계; 및 상기 플라즈몬 물질을 입자화하여 나노섬(nano islands)을 형성하는 입자화 단계;를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a plasma display panel, comprising: applying a plasmon material having a plasmon property to a surface of a chromatographic substrate; And a granulation step of granulating the plasmon material to form nano islands.

본 발명에 있어서, 상기 플라즈몬 물질은, 은, 금, 백금, 알루미늄, 철, 아연, 구리, 주석, 청동, 황동, 니켈 이루어진 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나 이상의 금속 또는 이들의 합금인 것을 특징으로 한다.In the present invention, the plasmon material is at least one metal selected from the group consisting of silver, gold, platinum, aluminum, iron, zinc, copper, tin, bronze, brass and nickel or an alloy thereof.

본 발명에 있어서, 상기 플라즈몬 물질은, ITO(Indium Tin Oxide)를 포함하는 산화물, TiN, SiNx를 포함하는 질화물, 폴리에스테르, 폴리아크릴, 폴리에폭시, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 및 폴리스티렌을 포함하는 저분자 화합물, 고분자, 탄소나노튜브(Carbon Nano Tube), 그래파이트(Graphite), 그래핀(Graphen)을 포함하는 탄소화합물로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나 이상의 물질인 것을 특징으로 한다.In the present invention, the plasmon material may be at least one selected from the group consisting of oxides including ITO (indium tin oxide), nitrides including TiN and SiNx, low molecular compounds including polyester, polyacryl, polyepoxy, polyethylene, polypropylene and polystyrene, And a carbon compound including a polymer, a carbon nanotube, a carbon nanotube, a graphite, and a graphen.

본 발명에 있어서, 상기 입자화 단계에서, 질소, 아르곤, 헬륨, 네온, 크립톤, 제논을 포함하는 불활성 기체 중 선택되는 적어도 하나 이상의 기체 또는 진공 또는 대기 중에서 상기 플라즈몬 물질이 입자화되는 것을 특징으로 한다.In the present invention, at least one gas selected from among inert gases including nitrogen, argon, helium, neon, krypton and xenon, or vacuum or air is granulated in the granulation step .

본 발명에 있어서, 상기 입자화 단계에서, 열처리, 레이저 가공, 전자기파 조사 중 어느 하나의 방법으로 상기 플라즈몬 물질이 입자화되는 것을 특징으로 한다.In the present invention, in the granulating step, the plasmon material is granulated by any one of heat treatment, laser processing, and electromagnetic wave irradiation.

본 발명에 있어서, 상기 열처리는 직접 가열 또는 대류를 이용한 방법인 것을 특징으로 한다.In the present invention, the heat treatment is a method using direct heating or convection.

본 발명에 있어서, 상기 열처리는 30℃ 내지 2000℃의 온도에서 처리하는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the heat treatment is performed at a temperature of 30 ° C to 2000 ° C.

본 발명에 있어서, 상기 열처리는 30℃ 내지 300℃의 온도에서 처리하는 것을 특징으로 한다.
In the present invention, the heat treatment is performed at a temperature of 30 to 300 캜.

본 발명의 표면증강 라만산란 나노구조가 구비된 크로마토그래피 기판에 따르면, 다음과 같은 효과가 있다.According to the chromatographic substrate provided with the surface enhanced Raman scattering nano structure of the present invention, the following effects can be obtained.

크로마토그래피를 이용한 시료의 분리기능과 표면증강 라만산란을 이용한 시료의 고감도 검출 기능이 결합되어, 시료의 비표지 분리 및 고감도 검출이 동시에 가능하다.The separation of the sample using chromatography and the high sensitivity detection of the sample using the surface enhancement Raman scattering are combined to enable non-label separation and high sensitivity detection of the sample simultaneously.

또한, 표면증강 라만산란 나노구조가 구비된 크로마토그래피 기판은 단일 구조층으로 표면증강 라만산란을 실현할 수 있다.In addition, a chromatographic substrate having a surface enhanced Raman scattering nanostructure can realize surface enhanced Raman scattering with a single structure layer.

나아가, 다양한 크로마토그래피 기판에 적용이 가능하므로 효율적이다.Furthermore, it is effective because it can be applied to various chromatographic substrates.

한편, 본 발명에 따른 표면증강 라만산란 나노구조가 구비된 크로마토그래피 기판의 제조방법은 제작 방법이 매우 간단하기 때문에 저가의 크로마토그래피 기판의 제작이 가능하므로 저비용으로 고효율을 수행할 수 있어 경제적이다.
Meanwhile, since the method of preparing a chromatographic substrate having a surface enhanced Raman scattering nanostructure according to the present invention is very simple, it is possible to manufacture a low-cost chromatographic substrate, thereby achieving high efficiency at a low cost, which is economical.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 표면증강 라만산란 나노구조가 구비된 크로마토그래피 기판을 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 크로마토그래피 기판의 제조방법 절차를 순차적으로 간략하게 도시한 도면.
도 3은 크로마토그래피 상에 나노갭(nanogap)이 농후한 실버 나노섬을 가지는 셀룰로스 마이크로 화이버의 사진을 도시한 도면.
도 4는 표면증강 라만산란 나노구조가 구비된 크로마토그래피 기판의 고감도 검출을 나타낸 결과 그래프.
도 5는 세 개의 분자의 SERS 검출을 보여주는 그래프.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Figure 1 shows a chromatographic substrate with a surface enhanced Raman scattering nanostructure according to an embodiment of the invention.
FIG. 2 is a view schematically showing a procedure of a method of manufacturing a chromatography substrate according to an embodiment of the present invention; FIG.
Fig. 3 is a photograph of a cellulose microfiber having silver nano-islands rich in nanogap on chromatography. Fig.
FIG. 4 is a graph showing a result of high sensitivity detection of a chromatographic substrate provided with a surface enhanced Raman scattering nanostructure. FIG.
Figure 5 is a graph showing SERS detection of three molecules.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Prior to this, terms and words used in the present specification and claims should not be construed as limited to ordinary or dictionary terms, and the inventor should appropriately interpret the concepts of the terms appropriately The present invention should be construed in accordance with the meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Therefore, the embodiments described in this specification and the configurations shown in the drawings are merely the most preferred embodiments of the present invention and do not represent all the technical ideas of the present invention. Therefore, It is to be understood that equivalents and modifications are possible.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 표면증강 라만산란 나노구조가 구비된 크로마토그래피 기판은 크로마토그래피 기판과 표면증강 라만산란 나노구조를 포함한다.A chromatographic substrate having a surface enhanced Raman scattering nanostructure according to a preferred embodiment of the present invention includes a chromatographic substrate and a surface enhanced Raman scattering nanostructure.

크로마토그래피 기판의 재질은 종이(paper), 실리카 겔(silica gel), 알루미나(allumina), 폴리머(polymer), 유리(glass) 중 적어도 어느 하나 이상이 선택될 수 있다.The material of the chromatography substrate may be selected from at least one of paper, silica gel, allumina, polymer, and glass.

이러한 크로마토그래피 기판은 적어도 두 개 이상의 단위 기판이 적층된 구조로 된 것이 바람직하다. 즉, 복수의 단위 기판이 적층된 구조인 것이 바람직하다.It is preferable that such a chromatographic substrate has a structure in which at least two or more unit substrates are laminated. That is, it is preferable that a plurality of unit substrates are stacked.

다시 말해, 크로마토그래피 기판은 단일 재질로 제조되거나, 상술한 바와 같은 여러 종류의 재질 중 두 개 이상의 재질을 조합하여 이루어진 단위 기판이 두 개 이상 적층되어 제조된 구조일 수도 있다.In other words, the chromatography substrate may be made of a single material, or may be a structure in which two or more unit substrates made of a combination of two or more materials among various kinds of materials as described above are laminated.

표면증강 라만산란(Surface-Enhanced Raman Scattering, SERS) 나노구조는 크로마토그래피 기판의 일면에 형성되며, 표면증강 라만산란 나노구조의 주기는 광파장 이하의 주기를 갖는 것이 바람직하다.
Surface-Enhanced Raman Scattering (SERS) nanostructures are formed on one side of a chromatographic substrate, and the period of the surface-enhanced Raman scattering nanostructure preferably has a period shorter than the wavelength of light.

본 발명의 일실시예에 따른 표면증강 라만산란 나노구조가 구비된 크로마토그래피 기판을 도 1에 도시하였다. 도 1에 따르면, 크로마토그래피 기판(100)은 종이 재질로 되어 있으며, 특히, 셀룰로스 마이크로 화이버(110) 상에 금속이 강화된 나노섬(200)을 포함하는 계층적 과열점이 구비되어 있다. 도 1에서 도면부호 300은 액체 혼합물과 같은 분석물질이고, 금속이 강화된 나노섬(200)은 열처리를 통하여 나노섬으로 입자화하였으며, 488nm 파장의 레이저를 입사하여 표면증간 라만산란 신호를 측정하였다. A chromatographic substrate having a surface enhanced Raman scattering nanostructure according to an embodiment of the present invention is shown in FIG. Referring to FIG. 1, the chromatography substrate 100 is made of a paper material. In particular, the cellulose microfiber 110 is provided with a hierarchical superheating point including a metal-reinforced nano-island 200. In FIG. 1, reference numeral 300 denotes an analytical substance such as a liquid mixture. The metal-reinforced nano-islands 200 are thermally processed into nano-islands, and a laser with a wavelength of 488 nm is irradiated to measure a surface-enhanced Raman scattering signal .

도 1과 같은 표면증강 라만산란 나노구조가 구비된 크로마토그래피 기판에 의해 다른 분자의 액체 혼합물은 쉽게 분리되고, 그 분리는 다른 위치의 각 분자로부터 표면증강 라만산란을 측정할 수 있도록 한다. 따라서, 혼합물의 분리와 다른 분자의 비표지 검출(Label-free detection)이 가능하다.
The liquid mixture of different molecules is easily separated by the chromatographic substrate having the surface enhanced Raman scattering nanostructure as in FIG. 1, and the separation enables measurement of surface enhanced Raman scattering from each molecule at other positions. Thus, separation of the mixture and label-free detection of other molecules is possible.

이하, 상기와 같이 구성된 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 크로마토그래피 기판의 제조방법 절차를 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a procedure of a method of manufacturing a chromatography substrate according to a preferred embodiment of the present invention will be described.

먼저, 도포 단계로서, 크로마토그래피 기판의 표면에 플라즈몬 특성을 갖는 플라즈몬 물질을 도포한다.First, as a coating step, a plasmon material having a plasmon property is applied to the surface of a chromatography substrate.

플라즈몬 물질의 일 실시예로서, 플라즈몬 물질은, 은, 금, 백금, 알루미늄, 철, 아연, 구리, 주석, 청동, 황동, 니켈 이루어진 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나 이상의 금속 또는 이들의 합금일 수 있다.In one embodiment of the plasmon material, the plasmon material may be at least one or more metals selected from the group consisting of silver, gold, platinum, aluminum, iron, zinc, copper, tin, bronze, brass and nickel or alloys thereof.

이렇게, 플라즈몬 물질이 금속일 경우 금속인 플라즈몬 물질을 도포하기 위해 금속을 고온으로 가열하여 증발시켜 그 증기로 금속을 박막상으로 밀착시키는 증착을 행할 수 있다. In this way, when the plasmon material is a metal, the metal can be heated to a high temperature to evaporate the plasmon material, which is a metal, to deposit the metal in a thin film form.

플라즈몬 물질의 다른 실시예로서, 플라즈몬 물질은, ITO(Indium Tin Oxide)를 포함하는 산화물, TiN, SiNx를 포함하는 질화물, 폴리에스테르, 폴리아크릴, 폴리에폭시, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 및 폴리스티렌을 포함하는 저분자 화합물, 고분자, 탄소나노튜브(Carbon Nano Tube), 그래파이트(Graphite), 그래핀(Graphen)을 포함하는 탄소화합물로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나 이상의 물질일 수 있다.In another embodiment of the plasmon material, the plasmon material is selected from the group consisting of oxides including indium tin oxide (ITO), nitrides including TiN, SiNx, polyesters, polyacrylic, polyepoxy, polyethylene, polypropylene and polystyrene And a carbon compound including a compound, a polymer, a carbon nanotube (Carbon Nano Tube), graphite, and Graphen.

다음으로, 입자화 단계로서, 도포된 플라즈몬 물질을 입자화하여 나노섬(nano islands)을 형성한다.Next, as a granulation step, the applied plasmon material is granulated to form nano islands.

이 단계에서, 질소, 아르곤, 헬륨, 네온, 크립톤, 제논을 포함하는 불활성 기체 중 선택되는 적어도 하나 이상의 기체 또는 진공 또는 대기 중 어느 하나의 환경 하에서 플라즈몬 물질이 입자화되는 것이 바람직하다.At this stage, it is preferable that the plasmon material is granulated under at least one of at least one gas selected from inert gases including nitrogen, argon, helium, neon, krypton and xenon, or in a vacuum or atmospheric environment.

입자화하는 방법으로는, 열처리, 레이저 가공, 전자기파 조사 중 어느 하나의 방법으로 상기 플라즈몬 물질을 입자화할 수 있다.As the method of granulating, the plasmon material can be granulated by any one of heat treatment, laser processing, and electromagnetic wave irradiation.

이 중 열처리는 직접 가열 또는 대류를 이용한 방법 중 어느 하나의 방법으로 선택할 수 있으며, 30℃ 내지 2000℃의 온도에서 열처리하거나 30℃ 내지 300℃의 온도에서 열처리할 수 있다.
Among them, the heat treatment can be selected by any one of direct heating and convection, and it can be heat-treated at a temperature of 30 ° C to 2000 ° C or at a temperature of 30 ° C to 300 ° C.

도 2는 크로마토그래피 기판의 제조방법 절차를 순차적으로 간략하게 도시한 도면이다.2 is a view schematically showing a procedure of a manufacturing method of a chromatography substrate in sequence.

도 2의 (a)는 종이 재질의 크로마토그래피 기판에 셀룰로스 마이크로 화이버(110)가 형성된 것을 도시한 도면이며, (b)는 증착에 의해 크로마토그래피 기판에 실버 필름이 형성된 도면이며, (c)는 열처리에 의해 크로마토그래피 기판에 실버(silver)로 구성된 나노섬이 형성된 도면이다. 이렇게, 크로마토그래피 기판에 열에 의해 증착된 얇은 실버 필름을 솔리드 스테이트 디웨팅(solid state de-wetting)에 의해 간단하게 제조할 수 있다.FIG. 2 (a) is a view showing that a cellulose microfiber 110 is formed on a chromatographic substrate made of a paper material, (b) is a view in which a silver film is formed on a chromatographic substrate by vapor deposition, And a nano-island formed of silver is formed on the chromatographic substrate by heat treatment. Thus, a thin silver film deposited by thermal application on a chromatographic substrate can be simply manufactured by solid state de-wetting.

도 2와 같은 절차로 제조된 크로마토그래피 기판을 도 3에 도시하였다. 도 3에 따르면, 크로마토그래피 상에 나노갭(nanogap)이 농후한 실버 나노섬을 가지는 셀룰로스 마이크로 화이버를 확인할 수 있다.
A chromatographic substrate prepared by the procedure shown in Fig. 2 is shown in Fig. According to FIG. 3, a cellulose microfiber having silver nano-islands rich in nanogap on the chromatogram can be identified.

한편, 도 4는 표면증강 라만산란 나노구조가 구비된 크로마토그래피 기판의 고감도 검출을 나타낸 결과 그래프이다. 도 4에서는, 표면증강 라만산란 나노구조가 구비된 크로마토그래피 기판의 단일 지점(single spot)에서 측정된 다른 농도를 가지는 크리스탈 바이올렛(crystal violet, CV)의 SERS 스펙트라를 보여준다. 도 4에서 별표(*)는 다섯개의 강한 SERS 피크점들을 나타낸다.Meanwhile, FIG. 4 is a graph showing a high sensitivity detection of a chromatographic substrate provided with a surface enhanced Raman scattering nanostructure. Figure 4 shows the SERS spectra of crystal violet (CV) with different concentrations measured at a single spot on a chromatographic substrate with surface enhanced Raman scattering nanostructures. An asterisk (*) in FIG. 4 represents five strong SERS peak points.

도 4에서와 같이 100nM CV의 SERS 시그너처(signature) 피크점은 분명히 구분할 수 있다.As shown in FIG. 4, the SERS signature peak point of 100 nM CV can be clearly distinguished.

표면증강 라만산란 나노구조가 구비된 크로마토그래피 기판은 고감도의 나노몰 농도에서 작은 분자의 비표지 검출을 보여준다. 따라서, 나노몰 농도로 CV가 검출되는 것을 알 수 있다.
Chromatography substrates with surface enhanced Raman scattering nanostructures show non-label detection of small molecules at high sensitivity nanomolar concentrations. Therefore, it can be seen that CV is detected at the nano-mol concentration.

도 5는 세 개의 분자의 SERS 검출을 보여주는 그래프이다. 도 5에 따르면, 다른 몰 농도를 가지는 유색 염료 분자가 혼합 용액으로부터 분명하게 분리되고, SERS 스펙트라에 직접적으로 관계되는 것이 입증된다.Figure 5 is a graph showing SERS detection of three molecules. According to FIG. 5, it is evident that colored dye molecules having different molar concentrations are clearly separated from the mixed solution, and are directly related to the SERS spectra.

먼저, 크리스탈 바이올렛(crystal violet, CV), 톨루이딘 블루(toluidine blue, TB), 콩고 레드(Congo red, CR)는 분자 검출로 사용되었다. 원액은 에탄올에 다른 농도를 가지는 세가지 염료를 용해하여 준비하였다.First, crystal violet (CV), toluidine blue (TB), and Congo red (CR) were used for molecular detection. The stock solution was prepared by dissolving three dyes having different concentrations in ethanol.

액체 혼합물은 표면증강 라만산란 나노구조가 구비된 크로마토그래피 기판에 발견되고, 상승 크로마토그램은 기밀 상태의 유리 비커 내에서 전개된다.The liquid mixture is found on a chromatographic substrate with surface enhanced Raman scattering nanostructures and the ascending chromatogram is developed in a sealed glass beaker.

크로마토그램에 따른 SERS 스펙트라는 488nm 파장의 레이저 자극을 갖는 마이크로스코픽 스펙트로미터(microscopic spectrometer)를 사용함으로써 측정된다.The SERS spectra according to the chromatogram are measured by using a microscopic spectrometer with a 488 nm wavelength laser stimulus.

도 5는 크로마토그램 내의 다른 위치에 있는 염료 분자의 SERS 검출을 보여준다. 즉, SERS 특징의 피크점은 CR(964cm-1 및 1345cm-1 의 파상수)에 대한 포지션 1, TB(856cm-1 및 1434cm-1의 파상수)에 대한 포지션 2, CV(786cm-1, 907cm-1, 1167cm-1의 파상수)에 대한 포지션 3을 나타낸다.Figure 5 shows SERS detection of dye molecules at different positions in the chromatogram. That is, the peak point of the characteristic SERS CR positions in (964cm -1 and 1345cm -1 in wave number) 1, TB-position of the (wave number of 856cm -1 and 1434cm -1) 2, CV (786cm -1, 907cm < -1 >, 1167cm < -1 >).

이렇게, 액체 혼합물은 표면증강 라만산란 나노구조가 구비된 크로마토그래피 기판은 염료 혼합물로부터 분자 분리와 SERS 검출이 가능하다.
Thus, the liquid mixture can be subjected to molecular separation and SERS detection from a dye mixture on a chromatographic substrate with surface enhanced Raman scattering nanostructures.

상기와 같이, 본 발명에 따른 표면증강 라만산란 나노구조가 구비된 크로마토그래피 기판에 의하면, 종이와 같은 크로마토그래피 기판의 표면에 국소표면 플라즈몬 공명(Localized Surface Plasmon Resonance, LSPR)을 유도하는 플라즈모닉 나노 구조를 형성하여 라만산란 증폭 효과를 얻을 수 있다.As described above, according to the present invention, there is provided a chromatographic substrate having a surface enhanced Raman scattering nanostructure, wherein the surface of the surface of the chromatographic substrate, such as paper, is irradiated with a plasmonic nano Structure can be formed to obtain Raman scattering amplification effect.

이에 따라, 생체 분자를 비롯한 생화학 시료의 고감도 분리 및 검출이 가능하다.Accordingly, high sensitivity separation and detection of biochemical samples including biomolecules are possible.

다시 말하면, 크로마토그래피를 이용한 시료의 분리기능과 표면증강 라만산란을 이용한 시료의 고감도 검출 기능이 결합되어, 시료의 비표지 분리 및 고감도 검출이 동시에 가능하다.In other words, the separation function of the sample using chromatography and the high sensitivity detection function of the sample using the surface enhancement Raman scattering are combined, so that the non-labeling separation and the high sensitivity detection of the sample can be simultaneously performed.

또한, 표면증강 라만산란 나노구조가 구비된 크로마토그래피 기판은 단일 구조층으로 표면증강 라만산란을 실현할 수 있다.In addition, a chromatographic substrate having a surface enhanced Raman scattering nanostructure can realize surface enhanced Raman scattering with a single structure layer.

나아가, 다양한 크로마토그래피 기판에 적용이 가능하므로 효율적이다.Furthermore, it is effective because it can be applied to various chromatographic substrates.

한편, 본 발명에 따른 표면증강 라만산란 나노구조가 구비된 크로마토그래피 기판의 제조방법은 제작 방법이 매우 간단하기 때문에 저가의 크로마토그래피 기판의 제작이 가능하므로 저비용으로 고효율을 수행할 수 있어 경제적이다.
Meanwhile, since the method of preparing a chromatographic substrate having a surface enhanced Raman scattering nanostructure according to the present invention is very simple, it is possible to manufacture a low-cost chromatographic substrate, thereby achieving high efficiency at a low cost, which is economical.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 수정 및 변형 가능함은 물론이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. It is to be understood that various changes and modifications may be made without departing from the scope of the appended claims.

100 : 크로마토그래피 기판
200 : 표면증강 라만산란 나노구조100: Chromatography substrate
200: Surface enhanced Raman scattering nanostructure

Claims (12)

크로마토그래피 기판; 및
상기 크로마토그래피 기판의 일면에 형성되는 표면증강 라만산란(Surface-Enhanced Raman Scattering, SERS) 나노구조; 를 포함하는 표면증강 라만산란 나노구조가 구비된 크로마토그래피 기판.
A chromatography substrate; And
Surface-Enhanced Raman Scattering (SERS) nanostructures formed on one side of the chromatographic substrate; And a surface enhanced Raman scattering nanostructure.
제1항에 있어서,
상기 크로마토그래피 기판의 재질은 종이(paper), 실리카 겔(silica gel), 알루미나(allumina), 폴리머(polymer), 유리(glass) 중 적어도 어느 하나 이상이 선택되는 것을 특징으로 하는 표면증강 라만산란 나노구조가 구비된 크로마토그래피 기판.
The method according to claim 1,
Wherein at least one of paper, silica gel, allumina, polymer, and glass is selected as the material of the chromatographic substrate. The surface enhanced Raman scattering nano- ≪ / RTI >
제1항에 있어서,
상기 크로마토그래피 기판은 적어도 두 개 이상의 단위 기판이 적층된 구조로 된 것을 특징으로 하는 표면증강 라만산란 나노구조가 구비된 크로마토그래피 기판.
The method according to claim 1,
Wherein the chromatographic substrate has a structure in which at least two or more unit substrates are laminated.
제1항에 있어서,
상기 표면증강 라만산란 나노구조의 주기는 광파장 이하의 주기를 갖도록 형성된 것을 특징으로 하는 표면증강 라만산란 나노구조가 구비된 크로마토그래피 기판.
The method according to claim 1,
Wherein the period of the surface enhanced Raman scattering nano structure is formed to have a period shorter than a wavelength of light.
크로마토그래피 기판의 표면에 플라즈몬 특성을 갖는 플라즈몬 물질을 도포하는 도포 단계; 및
상기 플라즈몬 물질을 입자화하여 나노섬(nano islands)을 형성하는 입자화 단계;를 포함하는 표면증강 라만산란 나노구조가 구비된 크로마토그래피 기판의 제조방법.
A coating step of applying a plasmon material having a plasmon property to the surface of the chromatography substrate; And
And a particle-forming step of granulating the plasmonic material to form nano-islands. 2. The method of claim 1, wherein the surface-enhanced Raman scattering nanostructure is formed on the substrate.
제5항에 있어서,
상기 플라즈몬 물질은,
은, 금, 백금, 알루미늄, 철, 아연, 구리, 주석, 청동, 황동, 니켈 이루어진 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나 이상의 금속 또는 이들의 합금인 것을 특징으로 하는 표면증강 라만산란 나노구조가 구비된 크로마토그래피 기판의 제조방법.
6. The method of claim 5,
The plasmonic material may be,
Characterized in that at least one metal selected from the group consisting of gold, platinum, aluminum, iron, zinc, copper, tin, bronze, brass and nickel or an alloy thereof is subjected to chromatography / RTI >
제5항에 있어서,
상기 플라즈몬 물질은,
ITO(Indium Tin Oxide)를 포함하는 산화물,
TiN, SiNx를 포함하는 질화물,
폴리에스테르, 폴리아크릴, 폴리에폭시, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 및 폴리스티렌을 포함하는 저분자 화합물,
고분자, 탄소나노튜브(Carbon Nano Tube), 그래파이트(Graphite), 그래핀(Graphen)을 포함하는 탄소화합물로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나 이상의 물질인 것을 특징으로 하는 표면증강 라만산란 나노구조가 구비된 크로마토그래피 기판의 제조방법.
6. The method of claim 5,
The plasmonic material may be,
An oxide including indium tin oxide (ITO)
TiN, nitride including SiNx,
Low molecular weight compounds including polyester, polyacrylic, polyepoxy, polyethylene, polypropylene and polystyrene,
Wherein the carbon nanotubes are at least one material selected from the group consisting of carbon nanotubes, carbon nanotubes, carbon nanotubes, graphite, and carbon compounds including Graphen. Lt; / RTI >
제5항에 있어서,
상기 입자화 단계에서,
질소, 아르곤, 헬륨, 네온, 크립톤, 제논을 포함하는 불활성 기체 중 선택되는 적어도 하나 이상의 기체 또는 진공 또는 대기 중에서 상기 플라즈몬 물질이 입자화되는 것을 특징으로 하는 표면증강 라만산란 나노구조가 구비된 크로마토그래피 기판의 제조방법.
6. The method of claim 5,
In the granulation step,
Characterized in that at least one gas selected from inert gases including nitrogen, argon, helium, neon, krypton and xenon, or the plasmon material is granulated in a vacuum or in the atmosphere, is subjected to chromatography comprising a surface enhanced Raman scattering nanostructure / RTI >
제5항에 있어서,
상기 입자화 단계에서,
열처리, 레이저 가공, 전자기파 조사 중 어느 하나의 방법으로 상기 플라즈몬 물질이 입자화되는 것을 특징으로 하는 표면증강 라만산란 나노구조가 구비된 크로마토그래피 기판의 제조방법.
6. The method of claim 5,
In the granulation step,
A method of manufacturing a chromatographic substrate having a surface enhanced Raman scattering nanostructure, wherein the plasmon material is granulated by any one of heat treatment, laser processing, and electromagnetic wave irradiation.
제9항에 있어서,
상기 열처리는 직접 가열 또는 대류를 이용한 방법인 것을 특징으로 하는 표면증강 라만산란 나노구조가 구비된 크로마토그래피 기판의 제조방법.
10. The method of claim 9,
Wherein the heat treatment is a method using direct heating or convection. 2. The method of claim 1, wherein the heat treatment is performed using direct heating or convection.
제9항에 있어서,
상기 열처리는 30℃ 내지 2000℃의 온도에서 처리하는 것을 특징으로 하는 표면증강 라만산란 나노구조가 구비된 크로마토그래피 기판의 제조방법.
10. The method of claim 9,
Wherein the heat treatment is performed at a temperature of 30 ° C to 2000 ° C.
제9항에 있어서,
상기 열처리는 30℃ 내지 300℃의 온도에서 처리하는 것을 특징으로 하는 표면증강 라만산란 나노구조가 구비된 크로마토그래피 기판의 제조방법.10. The method of claim 9,
Wherein the heat treatment is performed at a temperature ranging from 30 ° C to 300 ° C.
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