KR20180069980A - Surfaced enhanced Raman scattering substrate for detecting target substances, and preparing method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 타겟 물질 검출용 표면증강 라만 분광용 기판, 및 이의 제조방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 본 발명은 타겟 물질 검출의 선택성 및 민감도가 개선된 표면증강 라만 분광용 기판, 이의 제조방법 및 이를 이용한 분석방법에 관한 것이다. The present invention relates to a substrate for surface enhanced Raman spectroscopy for detecting a target material, and a method of manufacturing the same. More particularly, the present invention relates to a substrate for surface enhanced Raman spectroscopy improved in selectivity and sensitivity of target material detection, a method for producing the same, and an analysis method using the same.
라만 분광법은 물질의 고유한 진동 스펙트럼을 통해 각 물질의 정성, 정량적인 분석이 가능한 분석법이다. 라만 분광법은 물분자에 의한 간섭의 영향을 받지 않아서 단백질, 유전자 등의 생체분자의 검출에 특히 유용하다.Raman spectroscopy is an analytical method capable of qualitative and quantitative analysis of each material through the inherent vibration spectrum of the material. Raman spectroscopy is not affected by interference by water molecules and is therefore particularly useful for the detection of biomolecules such as proteins and genes.
표면증강 라만 분광법은 전자기파에 의해 여기되는 표면 플라즈몬(surface plasmon) 공명 현상에 기인하며 전자기적 공명현상에 의해 신호의 세기가 증폭된다. 따라서, 표면증강 라만분광은 기존의 라만분광 분석법에 비하여 감도가 매우 높은 장점이 있다.Surface enhanced Raman spectroscopy is caused by surface plasmon resonance, which is excited by electromagnetic waves, and the intensity of the signal is amplified by electromagnetic resonance. Therefore, the surface enhanced Raman spectroscopy has an advantage of high sensitivity compared to the conventional Raman spectroscopic analysis.
이러한 표면증강 라만산란을 유도하기 위한 다양한 구조에 대하여 연구해 왔다. 특히 바이오 분야에는 시료를 미량으로 수득하는 경우가 많고, 시료의 농축이 어렵거나 비용이 많이 소모될 수 있다. 미량의 바이오 시료에 대한 라만 분광신호가 미약해서 분석 시 고출력의 레이저에 오랜 시간 노출할 필요가 있다. 따라서 분석 비용이 많이 소모되거나 시료의 유실 또는 변성이 발생할 수 있어 고감도의 표면증강 라만산란 기판이 요구되어 왔다.Various structures have been studied to induce such surface enhanced Raman scattering. Especially in the biotechnology field, there are many cases in which a trace amount of a sample is obtained, and concentration of the sample is difficult or costly. The Raman spectroscopic signal for a trace amount of bio sample is weak, so it needs to be exposed to high power laser for long time during analysis. Therefore, the analysis cost is high, or the sample may be lost or denatured, so that a highly sensitive surface enhanced Raman scattering substrate has been required.
대한민국 등록특허 제10-1272316호에는 플라즈모닉 나노필러 어레이를 포함하는 표면강화 라만 분광기판 및 그 제조방법이 개시되어 있다.Korean Patent No. 10-1272316 discloses a surface enhanced Raman spectroscopic plate including a plasmonic nanofiller array and a method of manufacturing the same.
본 발명의 목적은 타겟 물질 검출 선택성을 가지는 박테리오파지를 포함하여, 타겟 물질에 대한 선택성 및 민감도가 개선되어 고감도의 검출특성을 가지는 타겟 물질 검출용 표면증강 라만 분광용 기판, 이의 제조방법 및 이를 이용한 분석방법을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a substrate for surface enhanced Raman spectroscopy for detecting a target substance having improved sensitivity and selectivity for a target material, including bacteriophages having a target material detection selectivity, a method for producing the same, and an analysis using the same Method.
본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 상세한 설명의 기재로부터 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The object of the present invention is not limited to the above-mentioned objects, and other objects not mentioned can be clearly understood from the description of the detailed description.
본 발명은 타겟 물질 검출 선택성을 가지는 박테리오파지 및 금속 함유 나노와이어를 포함하여, 타겟 물질에 대한 선택성 및 민감도가 개선되어 고감도의 검출특성을 가지는 타겟 물질 검출용 표면증강 라만 분광용 기판, 이의 제조방법 및 이를 이용한 분석방법에 관한 것이다.The present invention relates to a substrate for surface-enhanced Raman spectroscopy for detecting target substances having improved sensitivity and selectivity to a target material, including bacteriophages and metal-containing nanowires having a target material detection selectivity, and a method for producing the same. And an analysis method using the same.
본 발명의 일 측면에 따르면, 기판; 상기 기판에 의해 지지되는 금속 함유 나노와이어 및 박테리오파지;를 포함하고 인접한 상기 금속 함유 나노와이어 간에 표면 플라즈몬 공명을 유도하여 나노갭을 형성하는 것인, 타겟 물질 검출용 표면증강 라만 분광용 기판이 제공된다.According to an aspect of the present invention, There is provided a substrate for surface enhanced Raman spectroscopy for detecting a target substance, which comprises a metal-containing nanowire supported by the substrate and a bacteriophage, and induces surface plasmon resonance between the adjacent metal-containing nanowires to form a nanogap .
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 기판은 다수의 공극을 포함하고, 상기 금속 함유 나노와이어는 상기 공극을 통과하지 않은 크기를 가질 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the substrate comprises a plurality of voids, and the metal-containing nanowires may have a size that does not pass through the voids.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 박테리오파지는 타겟 물질과 특이적으로 반응하는 수용체를 더 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the bacteriophage may further include a receptor that specifically reacts with a target substance.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 박테리오파지 상에는 금속 함유 나노입자가 형성되어, 상기 금속 함유 나노와이어 및 상기 금속 함유 나노와이어와 인접한 박테리오파지에 형성된 금속 함유 나노입자에 의해 표면 플라즈몬 공명을 유도하여 나노갭을 형성할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, metal-containing nanoparticles are formed on the bacteriophage to induce surface plasmon resonance by metal-containing nanowires and metal-containing nanoparticles formed on bacteriophages adjacent to the metal-containing nanowires, Can be formed.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 박테리오파지는 M13 박테리오파지, fd, 또는 fl일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the bacteriophage may be M13 bacteriophage, fd, or fl.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 금속 함유 나노와이어와 상기 박테리오파지는 혼합되어 있다. According to an embodiment of the present invention, the metal-containing nanowire and the bacteriophage are mixed.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 금속 함유 나노와이어 상에 상기 박테리오파지가 적층되어 있다.According to an embodiment of the present invention, the bacteriophage is laminated on the metal-containing nanowire.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 금속 함유 나노와이어 상에 형성된 절연막; 및 상기 절연막 상에 상호 이격되어 형성된 금속 함유 나노입자;를 더 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, an insulating film formed on the metal-containing nanowire; And metal-containing nanoparticles spaced apart from each other on the insulating film.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 금속은 Ag, Al, Au, Co, Cu, Fe, Li, Ni, Pd, Pt, Rh, Ru 및 이의 합금 중 어느 하나일 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the metal may be any one of Ag, Al, Au, Co, Cu, Fe, Li, Ni, Pd, Pt, Rh,
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 금속 함유 나노입자는 라만활성물질을 진공증착시켜 형성될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the metal-containing nanoparticles may be formed by vacuum-depositing a Raman active material.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 다수의 공극을 포함하는 기판을 준비하는 기판 준비 단계; 금속 함유 나노와이어 및 박테리오파지를 포함하는 용액을 형성하는 용액 형성 단계; 상기 기판 상에 금속 함유 나노와이어 및 박테리오파지가 집적되도록, 상기 용액을 여과시키는 여과 단계; 및 상기 기판을 건조시키는 건조 단계;를 포함하되, 상기 금속 함유 나노와이어, 및 상기 금속 함유 나노와이어와 결합된 박테리오파지는 상기 기판의 공극을 통과하지 않고, 인접한 상기 금속 함유 나노와이어 간에 표면 플라즈몬 공명을 유도하여 나노갭을 형성하는 것인, 타겟 물질 검출용 표면증강 라만 분광용 기판의 제조방법이 제공된다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device, comprising: preparing a substrate including a plurality of voids; A solution forming step of forming a solution containing the metal-containing nanowire and the bacteriophage; A filtration step of filtering the solution so that the metal-containing nanowires and the bacteriophage are integrated on the substrate; And drying the substrate, wherein the metal-containing nanowire and the bacteriophage bound to the metal-containing nanowire do not pass through the pores of the substrate and cause surface plasmon resonance between adjacent metal-containing nanowires To form a nanogap. A method for producing a substrate for surface-enhanced Raman spectroscopy for detecting a target substance is provided.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 다수의 공극을 포함하는 기판을 준비하는 기판 준비 단계; 상기 기판 상에 금속 함유 나노와이어가 집적되도록 금속 함유 나노와이어를 포함하는 용액을 여과시키는 제1여과 단계; 상기 기판을 건조시키는 제1건조 단계; 상기 기판 및 금속 함유 나노와이어 상에 금속 함유 나노입자가 형성된 박테리오파지가 집적되도록, 박테리오파지를 포함하는 용액을 여과시키는 제2여과 단계; 및 상기 기판을 건조시키는 제2건조 단계;를 포함하되, 상기 금속 함유 나노와이어, 및 상기 금속 함유 나노와이어와 결합된 박테리오파지는 상기 기판의 공극을 통과하지 않고, 인접한 상기 금속 함유 나노와이어 간에 표면 플라즈몬 공명을 유도하여 나노갭을 형성하는 것인, 타겟 물질 검출용 표면증강 라만 분광용 기판의 제조방법이 제공된다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device, comprising: preparing a substrate including a plurality of voids; A first filtering step of filtering a solution containing the metal-containing nanowires so that the metal-containing nanowires are accumulated on the substrate; A first drying step of drying the substrate; A second filtering step of filtering the solution containing the bacteriophage such that the bacteriophages having the metal-containing nanoparticles formed on the substrate and the metal-containing nanowires are integrated; And a second drying step of drying the substrate, wherein the metal-containing nanowire and the bacteriophage bound to the metal-containing nanowire do not pass through the voids of the substrate, and the surface plasmon Wherein a resonance is induced to form a nanogap. A method for manufacturing a substrate for surface-enhanced Raman spectroscopy for detecting a target material is provided.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 박테리오파지는 타겟 물질과 특이적으로 반응하는 수용체를 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the bacteriophage may further comprise forming a receptor that specifically reacts with the target substance.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 여과는 진공여과 방식을 이용한 것일 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the filtration may be a vacuum filtration method.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 금속 함유 나노와이어 및 상기 박테리오파지는 각기 불규칙한 방향을 가지며, 기 설정된 두께 이상으로 집적되고, 상기 기 설정되는 두께는 표면증강 라만 분광용 기판의 라만 신호 증가가 포화되는 두께를 기준으로 설정되는 것일 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the metal-containing nanowires and the bacteriophages have irregular directions, are integrated at a predetermined thickness or more, and the predetermined thickness is set such that the Raman signal increase of the substrate for surface enhanced Raman spectroscopy is saturated The thickness may be set based on the thickness.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 금속 함유 나노와이어 및 상기 박테리오파지가 집적되는 두께는 상기 용액 내 금속 함유 나노 와이어 및 상기 박테리오파지의 농도 및 상기 용액의 여과량을 이용하여 조절되는 것일 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the thickness at which the metal-containing nanowire and the bacteriophage are integrated may be controlled by using the concentration of the metal-containing nanowire and the bacteriophage in the solution and the amount of the solution.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 금속 함유 나노와이어 및 상기 박테리오파지가 집적되는 밀도는 상기 용액 내 금속 함유 나노 와이어 및 상기 박테리오파지의 농도 및 상기 용액의 여과량을 이용하여 조절되는 것일 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the density at which the metal-containing nanowires and the bacteriophage are integrated may be controlled by using the concentration of the metal-containing nanowires and the bacteriophage in the solution and the amount of the solution.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 플라즈몬 공명의 파장은 상기 금속 함유 나노와이어 및 금속 함유 나노입자의 재질, 지름, 길이 중 적어도 어느 하나를 이용하여 조절되는 것일 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the wavelength of the plasmon resonance may be controlled by using at least one of material, diameter, and length of the metal-containing nanowire and the metal-containing nanoparticle.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 다수의 공극을 포함하는 기판을 준비하는 기판 준비 단계; 금속 함유 나노와이어, 및 박테리오파지를 포함하는 용액에 분석물질을 혼합하여 혼합 용액을 형성하는 혼합 용액 형성 단계; 상기 혼합 용액을 상기 기판에 여과시키는 여과 단계; 상기 기판을 건조시키는 건조 단계; 및 상기 분석물질에 광조사하여 라만 신호를 검출하는 단계;를 포함하되, 상기 금속 함유 나노와이어, 및 상기 금속 함유 나노와이어와 결합된 박테리오파지는 상기 기판의 공극을 통과하지 않고, 인접한 상기 금속 함유 나노와이어 간에 표면 플라즈몬 공명을 유도하여 나노갭을 형성하는 것인, 표면증강 라만 분광용 기판을 이용한 분석방법이 제공된다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device, comprising: preparing a substrate including a plurality of voids; A metal-containing nanowire, and a bacteriophage to form a mixed solution; A filtration step of filtering the mixed solution onto the substrate; Drying the substrate; And detecting the Raman signal by irradiating the analyte with light, wherein the metal-containing nanowire and the bacteriophage bound to the metal-containing nanowire do not pass through the pores of the substrate, And a surface plasmon resonance is induced between the wires to form a nanogap. An analysis method using a substrate for surface enhanced Raman spectroscopy is provided.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 본 발명에 의한 타겟 물질 검출용 표면증강 라만 분광용 기판을 준비하는 단계; 상기 기판에 분석물질을 여과시키는 단계; 및 상기 분석물질에 광조사하여 라만 신호를 검출하는 단계;를 포함하는, 타겟 물질 검출용 표면증강 라만 분광용 기판을 이용한 분석방법이 제공된다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of detecting a target material, comprising: preparing a substrate for surface-enhanced Raman spectroscopy for detecting a target material according to the present invention; Filtering the analyte on the substrate; And a step of irradiating the analyte with light to detect a Raman signal. An analytical method using a substrate for surface-enhanced Raman spectroscopy for detecting a target substance is provided.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 타겟 물질 검출 선택성을 가질 수 있는 박테리오파지를 포함하여, 타겟 물질에 대한 신호증폭 효과 및 농축효과로 고감도의 검출특성을 가지는 타겟 물질 검출 선택성이 개선된 표면증강 라만 분광용 기판을 제공할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, there is provided a surface enhanced Raman spectroscope with improved target substance detection selectivity having a high sensitivity detection characteristic by signal amplification effect and concentration effect on a target material, including bacteriophage capable of having target substance detection selectivity For example.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 금속 함유 나노와이어 및 금속 함유 나노입자가 형성된 박테리오파지를 동시에 포함하여, 금속 함유 나노와이어 간의 나노갭, 상기 금속 함유 나노와이어와 박테리오파지에 결합된 금속 함유 나노입자 간의 나노갭, 및 박테리오파지에 결합된 금속 함유 나노입자 간의 나노갭이 형성될 수 있다. 따라서, 다차원적인 라만 신호 증강 효과를 발생시켜 타겟 물질 검출 민감도가 개선된 표면증강 라만 분광용 기판을 제공할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, a metal-containing nanowire and a bacteriophage in which metal-containing nanoparticles are formed are simultaneously included to form a nanogap between metal-containing nanowires, a nano-gap between the metal-containing nanowire and the metal- Gaps, and nanogaps between the metal-containing nanoparticles bound to the bacteriophage can be formed. Accordingly, it is possible to provide a substrate for surface-enhanced Raman spectroscopy in which the multidimensional Raman signal enhancing effect is generated to improve the target material detection sensitivity.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 타겟 물질 검출용 표면증강 라만 분광용 기판을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 타겟 물질 검출용 표면증강 라만 분광용 기판을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 금속 함유 나노입자가 형성된 금속함유 나노와이어를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 타겟 물질 검출용 표면증강 라만 분광용 기판의 제조방법을 개략적으로 나타내는 모식도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 타겟 물질 검출용 표면증강 라만 분광용 기판의 제조방법을 개략적으로 나타내는 순서도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 타겟 물질 검출용 표면증강 라만 분광용 기판의 제조방법을 개략적으로 나타내는 모식도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 타겟 물질 검출용 표면증강 라만 분광용 기판의 제조방법을 개략적으로 나타내는 순서도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 표면증강 라만 분광용 기판을 이용한 분석방법을 나타낸 순서도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 표면증강 라만 분광용 기판을 이용한 분석방법을 나타낸 순서도이다.1 is a schematic view of a substrate for surface-enhanced Raman spectroscopy for detecting a target material according to an embodiment of the present invention.
2 is a schematic view of a substrate for surface-enhanced Raman spectroscopy for detecting a target material according to an embodiment of the present invention.
3 is a view illustrating a metal-containing nanowire having a metal-containing nanoparticle formed according to an embodiment of the present invention.
4 is a schematic view schematically showing a method of manufacturing a substrate for surface-enhanced Raman spectroscopy for detecting a target material according to an embodiment of the present invention.
5 is a flowchart schematically showing a method of manufacturing a substrate for surface-enhanced Raman spectroscopy for detecting a target material according to an embodiment of the present invention.
6 is a schematic view schematically showing a method of manufacturing a substrate for surface-enhanced Raman spectroscopy for detecting a target material according to an embodiment of the present invention.
7 is a flowchart schematically showing a method of manufacturing a substrate for surface-enhanced Raman spectroscopy for detecting a target material according to an embodiment of the present invention.
8 is a flowchart illustrating an analysis method using a substrate for surface enhanced Raman spectroscopy according to an embodiment of the present invention.
9 is a flowchart illustrating an analysis method using a substrate for surface enhanced Raman spectroscopy according to an embodiment of the present invention.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니 되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.It is to be understood that the words or words used in the present specification and claims should not be construed in a conventional and dictionary sense and that the inventor can properly define the concept of a term in order to best explain its invention And should be construed in accordance with the meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.The terminology used in this application is used only to describe a specific embodiment and is not intended to limit the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise.
본 출원에서, '포함하다' 또는 '가지다' 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.In this application, the terms "comprises", "having", and the like are intended to specify the presence of stated features, integers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof.
본 출원에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서 전체에서, "상에"라 함은 대상 부분의 위 또는 아래에 위치함을 의미하는 것이며, 반드시 중력 방향을 기준으로 상 측에 위치하는 것을 의미하는 것이 아니다.In the present application, when a component is referred to as "comprising ", it means that it can include other components as well, without excluding other components unless specifically stated otherwise. Also, throughout the specification, the term "on" means to be located above or below the object portion, and does not necessarily mean that the object is located on the upper side with respect to the gravitational direction.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예들을 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The present invention is capable of various modifications and various embodiments, and particular embodiments are illustrated in the drawings and will be described in detail in the detailed description. It is to be understood, however, that the invention is not to be limited to the specific embodiments, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention. In the following description, well-known functions or constructions are not described in detail since they would obscure the invention in unnecessary detail.
이하, 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 타겟 물질 검출용 표면증강 라만 분광용 기판을 개략적으로 나타낸 도면이다.1 is a schematic view of a substrate for surface-enhanced Raman spectroscopy for detecting a target material according to an embodiment of the present invention.
도 1의 (a)를 참조하면, 본 발명의 일 측면에 의해, 기판(110), 상기 기판(110)에 의해 지지되는 금속 함유 나노와이어(120); 및 박테리오파지(140);를 포함하고, 인접한 상기 금속 함유 나노와이어(120) 간에 표면 플라즈몬 공명을 유도하여 나노갭을 형성하는 것인, 타겟 물질 검출용 표면증강 라만 분광용 기판(100)이 제공된다.Referring to FIG. 1 (a), according to an aspect of the present invention, a
기판(110)은 상기 나노와이어(120) 및 상기 박테리오파지(140)가 지지될 수 있으면 특별한 제한은 없다.The
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 기판(110)은 용액이 여과될 수 있도록 다수의 공극이 형성되도록 구성될 수 있다. 기판(110)에 포함되어 있는 다수의 공극은 금속 함유 나노와이어(120) 및/또는 박테리오파지(140)를 포함하는 용액을 기판(110)에 여과 시에 금속 함유 나노와이어(120) 및/또는 박테리오파지(140)를 제외한 물질이 여과될 수 있도록 한다.According to an embodiment of the present invention, the
기판(110)은 알루미나, 테프론(Polytetrafluoroethlylene, PTFE), 폴리카보네이트(Polycarbonate, PC), 유리섬유, 셀룰로오스(cellulose) 및 종이 중 어느 하나를 이용하여 제조될 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다. 기판(110)은 재질에 상관없이 여과 기능을 지니는 기판이라면 사용이 가능하다.The
본 발명의 일 실시예에서는 기판(110)으로써 유리섬유를 이용한 여과지를 사용하였다. 유리 섬유(glass fiber)는 다양한 유기 용제를 사용할 수 있고, 신호잡음이 크지 않고, 비용이 저렴한 장점이 있다.In an embodiment of the present invention, a filter paper using glass fiber as the
본 발명에 의한 표면증강 라만 분광용 기판에 열처리 등의 건조과정을 포함하는 후속공정을 수행할 필요가 있는 경우 고온에 견딜 수 있는 내열성 확보가 요구된다. 한편, 라만 신호를 분석함에 있어, 분석하고자 하는 가스나 용액이 높은 온도일 수 있으며, 분석 과정에 있어서도 레이저 광에 의한 가열에 견딜 수 있는 내열성이 요구될 수 있다. 본 발명의 실시예의 하나로 기판(110)을 유리 섬유로 사용하는 경우 상술한 상황에서 내열성이 우수한 특징을 갖는 표면증강 라만 분광용 기판을 제조할 수 있다.When it is necessary to carry out a subsequent process including a drying process such as heat treatment on the substrate for surface enhanced Raman spectroscopy according to the present invention, it is required to secure heat resistance that can withstand high temperatures. On the other hand, in analyzing the Raman signal, the gas or solution to be analyzed may be at a high temperature, and in the analysis process, heat resistance to withstand heating by laser light may be required. As one of embodiments of the present invention, when the
금속 함유 나노와이어(120)는 상기 기판(110)의 공극을 통과하지 않을 정도의 길이를 가질 수 있다. 상기 기판(110)상에서 적층되는 금속 함유 나노와이어(120)는 수많은 교차점을 형성하며 이들은 근처에서는 나노갭이 형성되어 다수의 핫스팟(hot spots)이 된다. The metal-containing
상기 박테리오파지(140) 상에는 금속 함유 나노입자(130)가 형성되어, 상기 금속 함유 나노와이어(120) 및 상기 금속 함유 나노와이어(120)와 인접한 박테리오파지(140)에 형성된 금속 함유 나노입자(130)에 의해 표면 플라즈몬 공명을 유도하여 나노갭을 형성할 수 있다. Metal-containing
도 1의 (b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 금속 함유 나노입자(130)가 형성된 박테리오파지(140)를 나타낸다. FIG. 1 (b) shows a
도 1의 (b)를 참조하면, 상기 박테리오파지(140)는 그 표면에 금속 함유 나노입자(130) 및 수용체(receptor, 150)가 형성되어 있다. 또한, 상기 박테리오파지(140)는 금속 함유 나노와이어(120)와의 물리적 및/또는 화학적 결합을 통해 공극을 통과하지 않는 길이, 직경 및/또는 높이를 가질 수 있다.Referring to FIG. 1 (b), the
상기 금속 함유 나노입자(130)의 금속은 박테리오파지(140) 상에 상호 이격되어 형성된다. 또한, 금속 함유 나노입자(130)는 상호 간에 표면 플라즈몬 공명을 유도하는 나노갭을 형성할 수 있다.The metals of the metal-containing
상기 금속 함유 나노입자(130)는 형성과정에서의 제어를 통하여 이격된 간격을 조절할 수 있으며 상호간에 나노갭이 형성되도록 조절될 수 있다.The metal-containing
상기 수용체(150)는 박테리오파지(140)의 표면 단백질에 포함되어, 타겟 물질에 특이적으로 결합하거나 금속 함유 나노입자(130)을 부착시키는 역할을 한다. The
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 박테리오파지(140)는 타겟 물질과 특이적으로 반응하는 수용체(150)일 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the
상기 수용체(150)와 타겟 물질과의 특이적 결합에 의해 타겟 물질 검출용 표면증강 라만 분광용 기판(100)의 선택성을 개선할 수 있다. 또한, 금속 함유 나노입자(130)의 결합에 의해 선택된 타겟 물질의 신호를 증폭시켜, 표면증강 라만 분광용 기판(100)의 민감도를 개선할 수 있다. The selectivity of the surface enhanced
상기 수용체(150)는 타겟 물질과 특이적으로 반응할 수 있는 펩타이드 또는 항체일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 펩타이드는 공지의 유전공학 기술을 이용하여 박테리오파지(140)의 표면 단백질에 발현되도록 할 수 있다. 예를 들어 유해물질에 따른 유전자 프라이머를 설계하고, 인버스 PCR(inverse PCR) 기법을 통해 다양한 종류의 특이성 바이러스 DNA를 재구성하고, 이를 기반으로 유해물질 선택성 박테리오파지를 개발할 수 있다. The
타겟 물질은 용도에 따라 다양하게 선택할 수 있다. 예를 들어 타겟 물질은 잔류농약, 항생제, 마약, 환경호르몬, 병원균, 독소, 또는 생체신호물질 등일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. The target material can be selected variously according to the use. For example, the target material may be, but is not limited to, pesticide residues, antibiotics, drugs, environmental hormones, pathogens, toxins, or biological signaling agents.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 박테리오파지는 농약 검출용일 수 있다. 상기 농약은 예를 들어 비피리딜리움(bipyridylium)계 다이코(diquat), 파라코(paraquat) 등을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to an embodiment of the present invention, the bacteriophage may be for pesticide detection. The pesticide may include, but is not limited to, bipyridylium diquat, paraquat, and the like.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 박테리오파지는 M13 박테리오파지, fd, 또는 fl일 수 있다. 이에 제한되는 것은 아니나, 상기 박테리오파지는 M13 박테리오파지일 수 있다. According to one embodiment of the present invention, the bacteriophage may be M13 bacteriophage, fd, or fl. The bacteriophage may be, but is not limited to, an M13 bacteriophage.
M13 박테리오파지는 사상형(filamentous) 박테리오파지로 원형의(circular) 외가닥(single strand) DNA를 가진 긴 원통형(cylinder)의 단백질 외피로 구성되어 있고 길이는 약 880nm, 직경은 약8nm인 구조로 되어 있다.The M13 bacteriophage is a filamentous bacteriophage composed of a long, cylindrical shell of a protein with a single strand of DNA, with a length of about 880 nm and a diameter of about 8 nm.
상기 M13 박테리오파지는 각종 유전자 라이브러리(library) 등을 제작하거나 특정 단백질의 기능을 규명하기 위한 유용한 박테리오파지로 사용되고 있다.The M13 bacteriophage is used as a bacteriophage for producing various gene libraries and identifying specific protein functions.
M13 박테리오파지는 약 2700쌍의 일정한 표면단백질을 발현하는 구조를 지니고, 표면단백질 중 가장 많은 부분을 차지하는 pVIII 말단에 특정 타겟 물질과 특이적으로 반응하는 수용체(150)인 펩타이드를 발현시킬 수 있다.The M13 bacteriophage has a structure that expresses about 2700 pairs of constant surface proteins, and can express a peptide (150) that specifically reacts with a specific target substance at the pVIII end which occupies the largest portion of the surface proteins.
도 1의 (a)를 참조하면, 금속 함유 나노와이어(120) 및 금속 함유 나노입자(130)가 형성된 박테리오파지(140)는 기판(110) 상에 상하층 구분 없이, 혼합된 상태로 결합되어 네트워크 구조를 이루도록 구성된다. 1 (b), the metal-containing
도 1의 (c)는 본 발명의 일 실시예에 따른 금속 함유 나노와이어(120) 및 금속 함유 나노입자(130)가 형성된 박테리오파지(140)가 혼합된 모습을 나타낸다. FIG. 1 (c) shows a mixed state of the metal-containing
도 1의 (c)에 도시된 바와 같이, 박테리오파지(140)에 형성된 금속 함유 나노입자(130)는 상기 금속 함유 나노입자(130)와 인접한 금속 함유 나노와이어(120)에 의해 나노갭이 형성될 수 있다.1C, the metal-containing
이에 따라, 금속 함유 나노와이어(120) 간의 나노갭, 상기 금속 함유 나노와이어(120)와 박테리오파지(140)에 형성된 금속 함유 나노입자(130) 간의 나노갭, 및 박테리오파지(140)에 형성된 금속 함유 나노입자(130) 간의 나노갭이 형성되어, 다차원적인 라만 신호 증강 효과를 발생시킬 수 있다. Thus, the nanogap between the metal-containing
박테리오파지(140)의 수용체(150)가 특정 타겟 물질과 특이적으로 결합하는 기능에 의해, 나노갭 인근에 타겟 물질의 부분적 농도가 증가될 수 있다. 따라서 표면증강 라만 분광용 기판의 타겟 물질의 검출 선택성 및 민감도를 개선할 수 있다.By the function that the
또한, 본 실시예에 의하면, 금속 함유 나노와이어(120) 네트워크 내부까지 박테리오파지(140)가 혼합되어 타겟 물질에 대한 선택성 및 민감도를 기판(110) 전체에 부여할 수 있다.In addition, according to the present embodiment, the
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 타겟 물질 검출용 표면증강 라만 분광용 기판을 나타낸 도면이다. 2 is a view showing a substrate for surface-enhanced Raman spectroscopy for detecting a target material according to an embodiment of the present invention.
도 2의 (a)를 참조하면, 금속 함유 나노와이어(120) 상에 금속 함유 나노입자(130)가 형성된 박테리오파지(140)가 형성된 타겟 물질 검출용 표면증강 라만 분광용 기판(100)을 개략적으로 나타낸다. Referring to FIG. 2A, a
도 2의 (b)를 참조하면, 금속 함유 나노와이어(120)의 상부에 금속 함유 나노입자(130)가 형성된 박테리오파지(140)가 위치하여, 금속 함유 나노와이어(120)와 박테리오파지(140)에 형성된 금속 함유 나노입자(130) 사이의 나노갭 형성을 표면으로 집중시킬 수 있다. 이에 따라, 표면증강 라만 산란 신호를 증강시킬 수 있다.Referring to FIG. 2 (b), a
본 실시예는 금속 함유 나노입자(130)가 형성된 박테리오파지(140)가 금속 함유 나노와이어(120)에 의한 네트워크 구조의 표면에 적층되는 것을 특징으로 한다. 즉, 금속 함유 나노와이어(120)를 이용한 네트워크 구조의 표면 증강 라만산란 기판(100)을 미리 형성한 후 금속 함유 나노입자(130)가 형성된 박테리오파지(140)를 도입한다. 이에 따라 표면 증강 라만산란 기판(100)의 표면 부분에 금속 함유 나노와이어(120)와 박테리오파지(140)의 금속 함유 나노입자(130) 간의 나노갭 형성이 집중화된다. 라만산란효과 및 타겟 물질의 포획을 표면 증강 라만산란 기판(100)의 최표면으로 국한하여, 라만 신호 증강 효과 및 타겟 물질 농축 효과를 향상시킬 수 있다. This embodiment is characterized in that the
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 금속 함유 나노와이어(120) 및 박테리오파지(140)는 상기 기판(110) 상에 불규칙한 방향으로 집적되어 다수의 교차점(cross point)을 형성한다. 또한, 금속 함유 나노와이어(120)와 박테리오파지(140)에 결합된 금속 함유 나노입자(130) 사이에 나노갭이 형성되며, 상기 교차점 근처 및 상기 나노갭에서는 플라즈몬 공명을 일으키는 핫스팟(hot spots)이 형성되기 때문에 광조사 시 라만 신호가 증강될 수 있다.Referring to FIGS. 1 and 2, the metal-containing
기판(110) 상에 집적되는 금속 함유 나노와이어(120) 및 박테리오파지(140)는, 금속 함유 나노와이어(120) 및 박테리오파지(140)를 포함하는 용액(200)을 기판(110)에 진공여과하여 형성할 수 있다. 상기 용액(200)은 나노와이어 잉크(nanowire ink)일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 금속 함유 나노와이어(120), 및 상기 금속 함유 나노와이어(120)와의 물리적 및/또는 화학적 결합된 박테리오파지(140)는 기판(110)의 공극을 통과하지 않을 정도의 길이를 갖기 때문에 진공여과시에 대부분이 기판(110)을 통과하지 못하고 기판(110) 상에 집적된다.The
핫스팟들은 수직적으로도 수평적으로도 형성될 수 있다. 이러한 금속 함유 나노와이어(120)가 두껍게 적층될수록 라만 신호는 증강될 수 있으나 일정 두께 이상에서는 라만 신호가 뚜렷이 증가하지는 않는다. 본 명세서에서는 이를 라만 신호의 증가가 포화되는 두께로 표현한다. 라만 신호가 뚜렷이 증가하지 않는 두께를 미리 알고 있으면 이를 제조 과정에 활용할 수 있다. 즉, 라만 신호가 뚜렷이 증가되지 않기 시작하는 두께를 기록하여 설정하고 이를 기준으로 금속 함유 나노와이어(120) 및 금속 함유 나노입자(130)가 형성된 박테리오파지(140)가 적층되는 두께를 설정할 수 있다. 이렇게 하면, 라만 신호를 이용한 분석 시에 레이저 초점 거리에 따른 의존성이 감소된다.Hotspots can be formed both vertically and horizontally. As the metal-containing
금속 함유 나노와이어(120) 및 금속 함유 나노입자(130)가 형성된 박테리오파지(140)는, 금속 함유 나노와이어(120) 및 상기 금속 함유 나노와이어(120)와 인접한 박테리오파지(140)에 형성된 금속 함유 나노입자(130)에 의해 표면 플라즈몬 공명을 유도하는 나노갭을 형성할 수 있도록, 금속 함유 나노와이어(120), 박테리오파지(140), 및 박테리오파지(140)에 형성된 금속 함유 나노입자(130)의 크기 및 밀도를 조절할 수 있다.The
금속 함유 나노와이어(120) 및 박테리오파지(140)가 집적되는 밀도의 조절은 여러 가지 요소로 달성될 수 있으나, 본 발명의 일 실시예에서는 용액(200) 내 금속 함유 나노와이어(120), 박테리오파지(140), 및 박테리오파지(140)에 형성된 금속 함유 나노입자(130)의 각각의 농도 및 용액(200)의 여과량을 이용하여 조절할 수 있다.Controlling the density at which the metal-containing
또한, 금속 함유 나노와이어(120) 및 금속 함유 나노입자(130)가 형성된 박테리오파지(140)는 일정한 배향성을 지니지 않고 불규칙적인 방향을 갖기 때문에 라만 신호를 이용한 분석 시에 레이저의 방향성에 따른 결과의 차이가 거의 없는 이점을 가진다.In addition, since the
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 금속 함유 나노입자가 형성된 금속함유 나노와이어를 나타낸 도면이다.3 is a view illustrating a metal-containing nanowire having a metal-containing nanoparticle formed according to an embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의해, 금속 함유 나노와이어(120) 상에 절연막(122) 및 금속 함유 나노입자(130)가 더 형성될 수 있다.Referring to FIG. 3, an insulating
절연막(122)은 금속 함유 나노와이어(120) 상에 형성된다. 절연막(122)은 금속 함유 나노와이어(120) 및 금속 함유 나노입자(130) 사이에 형성되어 이들 사이에 나노갭이 형성될 수 있는 역할을 한다. The insulating
절연막(122)은 알루미나, 금속산화물, 금속황화물, 금속할로겐화물, 실리카, 산화지르코늄 및 산화철 중 어느 하나를 사용할 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다.The insulating
절연막(122)은 진공증착 및 용액공정 중 어느 하나를 이용할 수 있으며 절연막(122)을 형성하기 위한 다른 공정을 이용할 수 있다.The insulating
금속 함유 나노입자(130)는 절연막(122) 상에 상호 이격되어 형성된다. 또한, 금속 함유 나노입자(130)는 상호 간에 표면 플라즈몬 공명을 유도하는 나노갭을 형성할 수 있다. 따라서 본 실시예에 의하면, 표면증강 라만 분광용 기판의 민감도를 더욱 향상시킬 수 있다.The metal-containing
상기 금속 함유 나노입자(130)는 형성과정에서의 제어를 통하여 이격된 간격을 조절할 수 있으며 상호간에 나노갭이 형성되도록 조절될 수 있다.The metal-containing
본 명세서에 있어서, 금속 함유 나노와이어(120) 및 금속 함유 나노입자(130)의 금속은 Ag, Al, Au, Co, Cu, Fe, Li, Ni, Pd, Pt, Rh, Ru 및 이의 합금 중 어느 하나일 수 있다. 상기 금속 나노와이어의 금속은 은(Ag)이 적합하나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 금속 함유 나노입자의 금속은 금(Au) 또는 은(Ag)일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In the present specification, the metal of the metal-containing
상기 금속 함유 나노입자(130)는 라만활성물질을 진공증착시켜 형성될 수 있다.The metal-containing
상기 금속 함유 나노입자(130)는 2 내지 500nm의 직경을 가질 수 있다.The metal-containing
본 발명의 다른 측면에 따르면, 다수의 공극을 포함하는 기판을 준비하는 기판 준비 단계; 금속 함유 나노와이어 및 박테리오파지를 포함하는 용액을 형성하는 용액 형성 단계; 상기 기판 상에 금속 함유 나노와이어 및 박테리오파지가 집적되도록, 상기 용액을 여과시키는 여과 단계; 및 상기 기판을 건조시키는 건조 단계;를 포함하되, 상기 금속 함유 나노와이어, 및 상기 금속 함유 나노와이어와 결합된 박테리오파지는 상기 기판의 공극을 통과하지 않고, 인접한 상기 금속 함유 나노와이어 간에 표면 플라즈몬 공명을 유도하여 나노갭을 형성하는 것인, 타겟 물질 검출용 표면증강 라만 분광용 기판의 제조방법이 제공된다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device, comprising: preparing a substrate including a plurality of voids; A solution forming step of forming a solution containing the metal-containing nanowire and the bacteriophage; A filtration step of filtering the solution so that the metal-containing nanowires and the bacteriophage are integrated on the substrate; And drying the substrate, wherein the metal-containing nanowire and the bacteriophage bound to the metal-containing nanowire do not pass through the pores of the substrate and cause surface plasmon resonance between adjacent metal-containing nanowires To form a nanogap. A method for producing a substrate for surface-enhanced Raman spectroscopy for detecting a target substance is provided.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 타겟 물질 검출용 표면증강 라만 분광용 기판의 제조방법을 개략적으로 나타내는 모식도이다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 타겟 물질 검출용 표면증강 라만 분광용 기판의 제조방법을 개략적으로 나타내는 순서도이다.4 is a schematic view schematically showing a method of manufacturing a substrate for surface-enhanced Raman spectroscopy for detecting a target material according to an embodiment of the present invention. 5 is a flowchart schematically showing a method of manufacturing a substrate for surface-enhanced Raman spectroscopy for detecting a target material according to an embodiment of the present invention.
도 4 및 도 5를 참조하면, S100 단계에서 기판(110)을 준비한다. 상기 기판(110)은 다수의 공극을 포함한다.Referring to FIGS. 4 and 5, the
S110 단계에서 금속 함유 나노와이어(120), 및 금속 함유 나노입자(130)가 형성된 박테리오파지(140)를 포함하는 용액(200)을 형성한다.A
박테리오파지(140)는 타겟 물질과 특이적으로 반응하는 수용체(도 1의 150)를 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 수용체(150)는 타겟 물질과 특이적으로 반응할 수 있는 펩타이드 또는 항체일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 펩타이드는 공지의 유전공학 기술을 이용하여 박테리오파지(140)의 표면 단백질에 발현되도록 할 수 있다. 예를 들어 유해물질에 따른 유전자 프라이머를 설계하고, 인버스 PCR(inverse PCR) 기법을 통해 다양한 종류의 특이성 바이러스 DNA를 재구성하고, 이를 기반으로 유해물질 선택성 박테리오파지를 개발할 수 있다.The
S120 단계에서 기판(110) 상에 금속 함유 나노와이어(120), 및 금속 함유 나노입자(130)가 형성된 박테리오파지(140)가 집적되도록, 상기 용액(200)을 여과시킨다.The
본 발명의 일 실시예에서는 진공여과 방식을 사용하였다.In one embodiment of the present invention, a vacuum filtration method was used.
기판(110) 상에 집적되는 금속 함유 나노와이어(120) 및 박테리오파지(140)는 나노와이어 잉크(nanowire ink)와 같은 용액(200)에 혼합되어 감압에 의해 진공으로 여과된다. 금속 함유 나노와이어(120) 및 상기 금속 함유 나노와이어(120)와 결합된 박테리오파지(140)는 기판(110)의 공극을 통과하지 않을 정도의 길이를 갖기 때문에 진공 여과 시에 대부분이 기판(110)을 통과하지 못하고 기판(110) 상에 집적된다.The metal-containing
상기 금속 함유 나노와이어(120) 및 상기 박테리오파지(140)는 각기 불규칙한 방향을 가지며, 기 설정된 두께 이상으로 집적되고, 상기 기 설정되는 두께는 표면증강 라만 분광용 기판의 라만 신호 증가가 포화되는 두께를 기준으로 설정될 수 있다.The metal-containing
상기 금속 함유 나노와이어(120) 및 상기 박테리오파지(140)가 집적되는 두께는 상기 용액(200) 내 금속 함유 나노 와이어(120) 및 상기 박테리오파지(140)의 농도 및 상기 용액(200)의 여과량을 이용하여 조절될 수 있다.The thickness at which the metal-containing
상기 금속 함유 나노와이어(120) 및 상기 박테리오파지(140)가 집적되는 밀도는 상기 용액(200) 내 금속 함유 나노 와이어(120) 및 박테리오파지(140)의 농도 및 상기 용액(200)의 여과량을 이용하여 조절될 수 있다.The concentration of the metal-containing
상기 플라즈몬 공명의 파장은 상기 금속 함유 나노와이어(120) 및 금속 함유 나노입자(130)의 재질, 지름, 길이 중 적어도 어느 하나를 이용하여 조절될 수 있다.The wavelength of the plasmon resonance can be controlled by using at least one of material, diameter, and length of the metal-containing
S130 단계에서 금속 함유 나노와이어(120), 및 금속 함유 나노입자(130)가 형성된 박테리오파지(140)가 집적된 기판을 건조시킨다. In step S130, the substrate on which the metal-containing
기판(110)을 건조하면 여과과정에서 미처 여과되지 못하고 잔존하는 금속 함유 나노와이어(120) 및 금속 함유 나노입자(130)가 형성된 박테리오파지(140)를 제외한 물질들이 제거될 수 있다. 건조를 촉진하기 위해 열처리를 이용할 수도 있다.When the
본 발명의 다른 측면에 따르면, 다수의 공극을 포함하는 기판을 준비하는 기판 준비 단계; 상기 기판 상에 금속 함유 나노와이어가 집적되도록 금속 함유 나노와이어를 포함하는 용액을 여과시키는 제1여과 단계; 상기 기판을 건조시키는 제1건조 단계; 상기 기판 및 금속 함유 나노와이어 상에 금속 함유 나노입자가 형성된 박테리오파지가 집적되도록, 박테리오파지를 포함하는 용액을 여과시키는 제2여과 단계; 및 상기 기판을 건조시키는 제2건조 단계;를 포함하되, 상기 금속 함유 나노와이어, 및 상기 금속 함유 나노와이어와 결합된 박테리오파지는 상기 기판의 공극을 통과하지 않고, 인접한 상기 금속 함유 나노와이어 간에 표면 플라즈몬 공명을 유도하여 나노갭을 형성하는 것인, 타겟 물질 검출용 표면증강 라만 분광용 기판의 제조방법이 제공된다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device, comprising: preparing a substrate including a plurality of voids; A first filtering step of filtering a solution containing the metal-containing nanowires so that the metal-containing nanowires are accumulated on the substrate; A first drying step of drying the substrate; A second filtering step of filtering the solution containing the bacteriophage such that the bacteriophages having the metal-containing nanoparticles formed on the substrate and the metal-containing nanowires are integrated; And a second drying step of drying the substrate, wherein the metal-containing nanowire and the bacteriophage bound to the metal-containing nanowire do not pass through the voids of the substrate, and the surface plasmon Wherein a resonance is induced to form a nanogap. A method for manufacturing a substrate for surface-enhanced Raman spectroscopy for detecting a target material is provided.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 타겟 물질 검출용 표면증강 라만 분광용 기판의 제조방법을 개략적으로 나타내는 모식도이다. 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 타겟 물질 검출용 표면증강 라만 분광용 기판의 제조방법을 개략적으로 나타내는 순서도이다. 이하, 도 4 및 도 5에 도시된 방법과 동일한 부분은 상세한 설명을 생략한다. 6 is a schematic view schematically showing a method of manufacturing a substrate for surface-enhanced Raman spectroscopy for detecting a target material according to an embodiment of the present invention. 7 is a flowchart schematically showing a method of manufacturing a substrate for surface-enhanced Raman spectroscopy for detecting a target material according to an embodiment of the present invention. Hereinafter, the same parts as those shown in Figs. 4 and 5 will not be described in detail.
도 6 및 도 7를 참조하면, S200 단계에서 다수의 공극을 포함하는 기판(110)을 포함한다.Referring to FIGS. 6 and 7, a
S210 단계에서 기판(110) 상에 금속 함유 나노와이어(120)가 집적되도록 금속 함유 나노와이어(120)를 포함하는 용액(200)을 여과시킨다.The
S220 단계에서 금속 함유 나노와이어(120)가 집적된 기판을 건조시킨다.In step S220, the substrate on which the metal-containing
S230 단계에서 상기 기판(110) 및 금속 함유 나노와이어(120) 상에 상기 박테리오파지(140)가 집적되도록, 상기 박테리오파지(140)를 포함하는 용액을 여과시킨다. The solution containing the
S240 단계에서 금속 함유 나노와이어(120) 및 박테리오파지(140)가 집적된 기판을 건조시킨다.In step S240, the substrate on which the metal-containing
본 발명의 다른 측면에 따르면, 다수의 공극을 포함하는 기판을 준비하는 기판 준비 단계; 금속 함유 나노와이어 및 박테리오파지를 포함하는 용액에 분석물질을 혼합하여 혼합 용액을 형성하는 혼합 용액 형성 단계; 상기 혼합 용액을 상기 기판에 여과시키는 여과 단계; 상기 기판을 건조시키는 건조 단계; 및 상기 분석물질에 광조사하여 라만 신호를 검출하는 단계;를 포함하되, 상기 금속 함유 나노와이어, 및 상기 금속 함유 나노와이어와 결합된 박테리오파지는 상기 기판의 공극을 통과하지 않고, 인접한 상기 금속 함유 나노와이어 간에 표면 플라즈몬 공명을 유도하여 나노갭을 형성하는 것인, 표면증강 라만 분광용 기판을 이용한 분석방법이 제공된다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device, comprising: preparing a substrate including a plurality of voids; A mixed solution forming step of mixing the analyte with the solution containing the metal-containing nanowire and the bacteriophage to form a mixed solution; A filtration step of filtering the mixed solution onto the substrate; Drying the substrate; And detecting the Raman signal by irradiating the analyte with light, wherein the metal-containing nanowire and the bacteriophage bound to the metal-containing nanowire do not pass through the pores of the substrate, And a surface plasmon resonance is induced between the wires to form a nanogap. An analysis method using a substrate for surface enhanced Raman spectroscopy is provided.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 표면증강 라만 분광용 기판을 이용한 분석방법을 나타낸 순서도이다.8 is a flowchart illustrating an analysis method using a substrate for surface enhanced Raman spectroscopy according to an embodiment of the present invention.
도 8을 참조하면, S300 단계에서 기판(110)을 준비한다. 기판(110)의 재질 및 특성 등은 상술한 바와 같다. Referring to FIG. 8, the
S310 단계에서는 금속 함유 나노와이어(120) 및 박테리오파지(140)가 포함된 용액(200)에 분석물질을 혼합한다. 금속 함유 나노와이어(120) 및 박테리오파지(140)의 종류, 크기 및 특성 등은 상술한 바와 같다.In step S310, the analyte is mixed with the
S320 단계에서는 상기 혼합 용액(200)을 여과시킨다. 본 발명의 일 실시예에서는 진공여과 방식을 사용하였다. 혼합 용액(200)을 여과시키게 되면 분석물질은 별도의 조치가 없이도 자연히 금속 함유 나노와이어(120) 및 박테리오파지(140)의 금속 함유 나노입자(130) 간의 나노갭에 위치하게 된다. 즉, 핫스팟 지점에 분석물질이 놓이게 되어 라만 신호 분석 시 효율적으로 증강된 라만 신호를 얻을 수 있다.In step S320, the
S330 단계에서는 기판(110)을 건조한다. 기판(110)을 건조하게 되면 여과 과정에서 미처 여과되지 못하고 잔존하는 금속 함유 나노와이어(122), 박테리오파지(140) 및 분석물질을 제외한 물질들이 제거될 수 있다.In step S330, the
S340 단계에서는 기판(110)에 레이저광 조사와 같은 방법에 따라 분석물질의 라만 신호를 검출하게 된다. 분석물질은 상술한 바와 같이 나노갭 사이에 존재하게 되어 증강된 라만 신호를 얻을 수 있다.In step S340, the Raman signal of the analyte is detected on the
본 발명의 다른 측면에 의하면, 본 발명에 의한 타겟 물질 검출용 표면증강 라만 분광용 기판을 준비하는 단계; 상기 기판에 분석물질을 여과시키는 단계; 및 상기 분석물질에 광조사하여 라만 신호를 검출하는 단계;를 포함하는, 타겟 물질 검출용 표면증강 라만 분광용 기판을 이용한 분석방법이 제공된다.According to another aspect of the present invention, there is provided a surface enhanced Raman spectroscopy substrate for detecting a target material according to the present invention. Filtering the analyte on the substrate; And a step of irradiating the analyte with light to detect a Raman signal. An analytical method using a substrate for surface-enhanced Raman spectroscopy for detecting a target substance is provided.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 표면증강 라만 분광용 기판을 이용한 분석방법을 나타낸 순서도이다.9 is a flowchart illustrating an analysis method using a substrate for surface enhanced Raman spectroscopy according to an embodiment of the present invention.
도 9를 참조하면, S400 단계에서 상술한 구조적 특징을 지닌 표면증강 라만 분광용 기판을 준비하게 된다. 이러한 표면증강 라만 분광용 기판은 상술한 제조방법에 의해 제조할 수 있다.Referring to FIG. 9, in step S400, a surface enhanced Raman spectroscopic substrate having the above-described structural features is prepared. Such a substrate for surface enhanced Raman spectroscopy can be produced by the above-described production method.
S410 단계에서는 분석물질을 여과시키게 된다. 분석물질은 여과과정에서 상술한 다양한 나노갭 중 어느 한 곳에 흡착될 수 있다.In step S410, the analyte is filtered. The analyte can be adsorbed to any of the various nanogaps described above during the filtration.
S420 단계에서는 레이저광 조사와 같은 방법에 따라 분석물질의 라만신호를 검출하게 된다. 분석물질은 상술한 바와 같이 나노갭 사이에 존재하게 되어 증강된 라만 신호를 얻을 수 있다.In step S420, the Raman signal of the analyte is detected by a method such as laser light irradiation. The analyte may be present between the nanogaps as described above to obtain an enhanced Raman signal.
100: 표면증강 라만 분광용 기판
110: 기판
120: 금속 함유 나노와이어
122: 절연막
130: 금속 함유 나노입자
140: 박테리오파지
150: 수용체
200: 용액100: Surface enhanced Raman spectroscopy substrate
110: substrate
120: metal-containing nanowire
122: insulating film
130: metal-containing nanoparticles
140: Bacteriophage
150: receptor
200: Solution
Claims (20)
상기 기판에 의해 지지되는 금속 함유 나노와이어 및 박테리오파지;를 포함하고,
인접한 상기 금속 함유 나노와이어 간에 표면 플라즈몬 공명을 유도하여 나노갭을 형성하는 것인,
타겟 물질 검출용 표면증강 라만 분광용 기판.Board;
And metal-containing nanowires and bacteriophages supported by the substrate,
Wherein the nanowire is formed by inducing surface plasmon resonance between adjacent metal-containing nanowires.
A surface enhanced Raman spectroscopy substrate for detecting a target material.
상기 기판은 다수의 공극을 포함하고,
상기 금속 함유 나노와이어는 상기 공극을 통과하지 않은 크기를 가지는,
타겟 물질 검출용 표면증강 라만 분광용 기판.The method according to claim 1,
Wherein the substrate comprises a plurality of voids,
Wherein the metal-containing nanowire has a size that does not pass through the gap,
A surface enhanced Raman spectroscopy substrate for detecting a target material.
상기 박테리오파지는 타겟 물질과 특이적으로 반응하는 수용체를 더 포함하는,
타겟 물질 검출용 표면증강 라만 분광용 기판.The method according to claim 1,
Wherein the bacteriophage further comprises a receptor that specifically reacts with the target substance,
A surface enhanced Raman spectroscopy substrate for detecting a target material.
상기 박테리오파지 상에는 금속 함유 나노입자가 형성되어, 상기 금속 함유 나노와이어 및 상기 금속 함유 나노와이어와 인접한 박테리오파지에 형성된 금속 함유 나노입자에 의해 표면 플라즈몬 공명을 유도하여 나노갭을 형성하는 것인,
타겟 물질 검출용 표면증강 라만 분광용 기판.The method according to claim 1,
Wherein the metal-containing nanowire is formed on the bacteriophage to induce surface plasmon resonance by metal-containing nanoparticles formed in the bacteriophage adjacent to the metal-containing nanowire to form a nanogap.
A surface enhanced Raman spectroscopy substrate for detecting a target material.
상기 박테리오파지는 M13 박테리오파지, fd, 또는 fl인,
타겟 물질 검출용 표면증강 라만 분광용 기판.The method according to claim 1,
Wherein said bacteriophage is selected from the group consisting of M13 bacteriophage, fd,
A surface enhanced Raman spectroscopy substrate for detecting a target material.
상기 금속 함유 나노와이어와 상기 박테리오파지는 혼합되어 있는,
타겟 물질 검출용 표면증강 라만 분광용 기판.The method according to claim 1,
Wherein the metal-containing nanowire and the bacteriophage are mixed,
A surface enhanced Raman spectroscopy substrate for detecting a target material.
상기 금속 함유 나노와이어 상에 상기 박테리오파지가 적층되어 있는,
타겟 물질 검출용 표면증강 라만 분광용 기판. The method according to claim 1,
Wherein said bacteriophage is laminated on said metal-containing nanowire,
A surface enhanced Raman spectroscopy substrate for detecting a target material.
상기 금속 함유 나노와이어 상에 형성된 절연막; 및
상기 절연막 상에 상호 이격되어 형성된 금속 함유 나노입자;를 더 포함하는,
타겟 물질 검출용 표면증강 라만 분광용 기판.The method according to claim 1,
An insulating film formed on the metal-containing nanowire; And
And metal-containing nanoparticles formed on the insulating film and spaced apart from each other.
A surface enhanced Raman spectroscopy substrate for detecting a target material.
상기 금속은 Ag, Al, Au, Co, Cu, Fe, Li, Ni, Pd, Pt, Rh, Ru 및 이의 합금 중 어느 하나인,
타겟 물질 검출용 표면증강 라만 분광용 기판.The method according to claim 1,
Wherein the metal is one of Ag, Al, Au, Co, Cu, Fe, Li, Ni, Pd, Pt, Rh, Ru,
A surface enhanced Raman spectroscopy substrate for detecting a target material.
상기 금속 함유 나노입자는 라만활성물질을 진공증착시켜 형성된,
타겟 물질 검출용 표면증강 라만 분광용 기판.The method according to claim 1,
The metal-containing nanoparticles are formed by vacuum-depositing a Raman active material,
A surface enhanced Raman spectroscopy substrate for detecting a target material.
금속 함유 나노와이어 및 박테리오파지를 포함하는 용액을 형성하는 용액 형성 단계;
상기 기판 상에 금속 함유 나노와이어 및 박테리오파지가 집적되도록, 상기 용액을 여과시키는 여과 단계; 및
상기 기판을 건조시키는 건조 단계;를 포함하되,
상기 금속 함유 나노와이어, 및 상기 금속 함유 나노와이어와 결합된 박테리오파지는 상기 기판의 공극을 통과하지 않고, 인접한 상기 금속 함유 나노와이어 간에 표면 플라즈몬 공명을 유도하여 나노갭을 형성하는 것인,
타겟 물질 검출용 표면증강 라만 분광용 기판의 제조방법.A substrate preparation step of preparing a substrate including a plurality of voids;
A solution forming step of forming a solution containing the metal-containing nanowire and the bacteriophage;
A filtration step of filtering the solution so that the metal-containing nanowires and the bacteriophage are integrated on the substrate; And
And a drying step of drying the substrate,
Wherein the metal-containing nanowire and the bacteriophage bound to the metal-containing nanowire do not pass through the pores of the substrate but induce surface plasmon resonance between adjacent metal-containing nanowires to form a nanogap.
A method for producing a surface enhanced Raman spectroscopic substrate for detecting a target material.
상기 기판 상에 금속 함유 나노와이어가 집적되도록 금속 함유 나노와이어를 포함하는 용액을 여과시키는 제1여과 단계;
상기 기판을 건조시키는 제1건조 단계;
상기 기판 및 금속 함유 나노와이어 상에 박테리오파지가 집적되도록, 박테리오파지를 포함하는 용액을 여과시키는 제2여과 단계; 및
상기 기판을 건조시키는 제2건조 단계;를 포함하되,
상기 금속 함유 나노와이어, 및 상기 금속 함유 나노와이어와 결합된 박테리오파지는 상기 기판의 공극을 통과하지 않고, 인접한 상기 금속 함유 나노와이어 간에 표면 플라즈몬 공명을 유도하여 나노갭을 형성하는 것인,
타겟 물질 검출용 표면증강 라만 분광용 기판의 제조방법.A substrate preparation step of preparing a substrate including a plurality of voids;
A first filtering step of filtering a solution containing the metal-containing nanowires so that the metal-containing nanowires are accumulated on the substrate;
A first drying step of drying the substrate;
A second filtering step of filtering the solution containing the bacteriophage such that the bacteriophages are integrated on the substrate and the metal containing nanowires; And
And a second drying step of drying the substrate,
Wherein the metal-containing nanowire and the bacteriophage bound to the metal-containing nanowire do not pass through the pores of the substrate but induce surface plasmon resonance between adjacent metal-containing nanowires to form a nanogap.
A method for producing a surface enhanced Raman spectroscopic substrate for detecting a target material.
타겟 물질 검출용 표면증강 라만 분광용 기판의 제조방법.13. The method of claim 11 or 12, wherein the bacteriophage further comprises forming a receptor that specifically reacts with the target material.
A method for producing a surface enhanced Raman spectroscopic substrate for detecting a target material.
상기 여과는 진공여과 방식을 이용한 것인,
타겟 물질 검출용 표면증강 라만 분광용 기판의 제조방법.13. The method according to claim 11 or 12,
Wherein said filtration is by vacuum filtration.
A method for producing a surface enhanced Raman spectroscopic substrate for detecting a target material.
상기 금속 함유 나노와이어 및 상기 박테리오파지는 각기 불규칙한 방향을 가지며, 기 설정된 두께 이상으로 집적되고,
상기 기 설정되는 두께는 표면증강 라만 분광용 기판의 라만 신호 증가가 포화되는 두께를 기준으로 설정되는 것인,
타겟 물질 검출용 표면증강 라만 분광용 기판의 제조방법.13. The method according to claim 11 or 12,
Wherein the metal-containing nanowire and the bacteriophage each have irregular directions, are integrated to a predetermined thickness or more,
Wherein the predetermined thickness is set based on a thickness at which the Raman signal increase of the surface enhanced Raman spectroscopy substrate is saturated.
A method for producing a surface enhanced Raman spectroscopic substrate for detecting a target material.
상기 금속 함유 나노와이어 및 상기 박테리오파지가 집적되는 두께는 상기 용액 내 금속 함유 나노 와이어 및 상기 박테리오파지의 농도 및 상기 용액의 여과량을 이용하여 조절되는 것인,
타겟 물질 검출용 표면증강 라만 분광용 기판의 제조방법.13. The method according to claim 11 or 12,
Wherein the thickness of the metal-containing nanowire and the bacteriophage is adjusted by using a concentration of the metal-containing nanowire and the bacteriophage in the solution and a filtration amount of the solution.
A method for producing a surface enhanced Raman spectroscopic substrate for detecting a target material.
상기 금속 함유 나노와이어 및 상기 박테리오파지가 집적되는 밀도는 상기 용액 내 금속 함유 나노 와이어 및 상기 박테리오파지의 농도 및 상기 용액의 여과량을 이용하여 조절되는 것인,
타겟 물질 검출용 표면증강 라만 분광용 기판의 제조방법.13. The method according to claim 11 or 12,
Wherein the concentration of the metal-containing nanowires and the bacteriophages is controlled by using the concentration of the metal-containing nanowires and the bacteriophages in the solution and the amount of the solution,
A method for producing a surface enhanced Raman spectroscopic substrate for detecting a target material.
상기 플라즈몬 공명의 파장은 상기 금속 함유 나노와이어 및 금속 함유 나노입자의 재질, 지름, 길이 중 적어도 어느 하나를 이용하여 조절되는 것인,
타겟 물질 검출용 표면증강 라만 분광용 기판의 제조방법.13. The method according to claim 11 or 12,
Wherein the wavelength of the plasmon resonance is controlled using at least one of material, diameter, and length of the metal-containing nanowire and the metal-containing nanoparticle.
A method for producing a surface enhanced Raman spectroscopic substrate for detecting a target material.
금속 함유 나노와이어, 및 박테리오파지를 포함하는 용액에 분석물질을 혼합하여 혼합 용액을 형성하는 혼합 용액 형성 단계;
상기 혼합 용액을 상기 기판에 여과시키는 여과 단계;
상기 기판을 건조시키는 건조 단계; 및
상기 분석물질에 광조사하여 라만 신호를 검출하는 단계;를 포함하되,
상기 금속 함유 나노와이어, 및 상기 금속 함유 나노와이어와 결합된 박테리오파지는 상기 기판의 공극을 통과하지 않고, 인접한 상기 금속 함유 나노와이어 간에 표면 플라즈몬 공명을 유도하여 나노갭을 형성하는 것인, 표면증강 라만 분광용 기판을 이용한 분석방법.A substrate preparation step of preparing a substrate including a plurality of voids;
A metal-containing nanowire, and a bacteriophage to form a mixed solution;
A filtration step of filtering the mixed solution onto the substrate;
Drying the substrate; And
Irradiating the analyte with light to detect a Raman signal,
Wherein the metal-containing nanowires and the bacteriophages combined with the metal-containing nanowires do not pass through the pores of the substrate but induce surface plasmon resonance between adjacent metal-containing nanowires to form nanogaps. Analysis method using spectroscopic substrate.
상기 기판에 분석물질을 여과시키는 단계; 및
상기 분석물질에 광조사하여 라만 신호를 검출하는 단계;를 포함하는,
타겟 물질 검출용 표면증강 라만 분광용 기판을 이용한 분석방법.11. A method of detecting a target substance, comprising: preparing a substrate for surface-enhanced Raman spectroscopy for detecting a target substance according to any one of claims 1 to 10;
Filtering the analyte on the substrate; And
And irradiating the analyte with light to detect a Raman signal.
A method for analyzing a target substance using a surface enhanced Raman spectroscopic substrate.
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