KR20190060357A - 레이저 탈착 이온화 질량 분석용 기판 및 이를 이용하는 질량 분석 방법 - Google Patents

레이저 탈착 이온화 질량 분석용 기판 및 이를 이용하는 질량 분석 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 콘(cone) 형상의 포어를 복수개 구비하여 질량 분석 물질의 탈착 이온화가 용이하고 질량 분석 감도가 향상된 레이저 탈착 이온화 질량 분석용 기판 및 이를 이용하는 질량 분석 방법에 관한 것이다.
본 발명의 레이저 탈착 이온화질량 분석용 기판은 상부로 갈수록 폭이 넓어지고 열려있는 콘(cone) 형상 포어를 복수개 포함한다. 본 발명의 레이저 탈착 이온화질량 분석용 기판은 시료용액을 콘(cone) 형상 포어 하단에 위치시키기가 용이하며, 콘 하단에 위치하는 시료의 결정 크기도 특정할 수 있으며, 레이저 조사시 조사점을 콘 하단 선단부로 일치시킬 수 있고, 더 나아가, 상부가 넓어지는 콘 구조이어서 이온화된 시료가 포어 구조에 트랩(trap)되지 않고 쉽게 벗어나 검출 센서로 이동하기가 용이하므로 질량 측정의 정확도를 높일 수 있다.
또한, 본 발명의 레이저 탈착 이온화질량 분석용 기판은 산화알루미늄(AAO) 템플릿으로 콘 형상 포어를 쉽게 제조할 수 있으며, 또한, 시료에 따라 탈착에 용이한 표면층을 포어 내측에 쉽게 코팅할 수 있으므로 다양한 시료에 적용이 가능하다.

Description

레이저 탈착 이온화 질량 분석용 기판 및 이를 이용하는 질량 분석 방법{Substrate for Laser Desorption Ionization Mass Spectrometry and Mass analysis method using the same}
본 발명은 레이저 탈착 이온화 질량 분석용 기판 및 이를 이용하는 질량 분석 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 콘(cone) 형상의 포어를 복수개 구비하여 질량 분석 물질의 탈착 이온화가 용이하고 질량 분석 감도가 향상된 레이저 탈착 이온화 질량 ㅌ분석용 기판 및 이를 이용하는 질량 분석 방법에 관한 것이다.
MALDI(Matrix-Assisted Laser Desorption/Ionization)은 유기물, 바이오물질, 폴리머 등을 분석하는데 널리 사용되고 있는 질량분석법으로서, 분자량이 비교적 큰 시료와 매트릭스를 혼합하여 결정을 만든 후, 레이저 조사를 통해 질량분석 하는 방법이다.
상세하게는, 시료와 매트릭스를 혼합하여 결정을 만든 후, 순간적으로 상기 결정에 강한 펄스형의 UV 레이저를 조사함으로써 상기 결정으로부터 탈착 이온화를 유도하고 기체상태의 이온으로 방출시켜 질량분석기로 분자량을 측정하거나 구조를 분석하는 방법이다.
이 방법은 기체이온으로 만들기 어려운 고분자 생화학 물질의 이온화뿐만 아니라, 단백질, 펩타이드, DNA, 폴리머 등 분자량이 큰 고분자 물질에 대하여 깨어짐 없이 기체 상태의 이온으로 생성시키며, 매우 민감하여 미량의 시료(펨토몰에서 피코몰 수준)에서도 분석이 가능한 장점을 지니고 있다. 그러나, 조사된 레이저 에너지가 결정화된 매트릭스를 통해 시료로 전달되어 이온화되므로, 시료의 종류에 따라 적당한 매트릭스의 선정 및 최적의 결정화가 실험결과에 매우 중요한 영향을 미치게 된다.
즉, 시료와 매트릭스를 혼합한 결정은 균질하지 않기 때문에 분석 위치에 따라 다른 세기의 이온 신호가 나타나므로, 분석에 필요한 적절한 세기의 이온 신호를 얻기 위해서는 스위트 스팟(seet spot)을 찾는 노력이 필요하며, 이로 인해 재현성과 신뢰도 높은 측정 결과를 얻기 힘든 문제점이 있다.
또한, 저 분자량 영역(1000Da)의 합성 고분자 시료 분석의 경우 함께 사용하는 매트릭스의 피크들에 의한 간섭으로 분석시료의 질량 측정의 정밀도를 떨어뜨리는 문제점이 있다.
이에 따라, 매트릭스를 사용하지 않는 레이저 이온화 질량분석 방법이 고안되었다. 미국 등록 특허 6,288,390 B1에서는 DIOS MS (Desorption Ionization on Silicon Mass Spectroscopy)를 사용하여 다공성 흡광 반도체로 분석물을 탈착/이온화하는 것에 대하여 설명하고 있다. 미국 등록 특허는 다공성 실리콘을 타겟으로 사용하여 매트릭스 없이 질량분석을 수행하는 방법이다. 여기서, 타겟으로 사용되는 다공성 실리콘은 전기 에칭방법으로 제조하며, 다공성 정도와 산화도를 조절하여 탈착 이온화가 가능한 것으로 알려져 있다. 다공성 실리콘은 매트릭스와 마찬가지로 레이저 에너지를 흡수하여 시료의 이온화를 일으키는 것으로 추정된다, 상기 미국 등록특허는 다공성 실리콘 기판에 시료용액을 주입하고 건조하는 과정에서 시료용액이 다공성 구조에 침투하여 결정을 이루게 되므로 결정의 크기를 제한할 수 없으며, 시료결정의 중심을 레이저 조사점에 일치시키기가 어렵고, 또한, 탈착된 이온이 다공성의 포어를 탈출하여 센서로 이동하기 어려워 시료의 정량적 측정에 큰 한계를 가지고 있었다. 또한, 상기 미국 등록 특허는 실리콘만 가능하기 때문에 다양한 시료에 적합한 에너지 전달 매체를 선택할 수 없었다.
한국 등록특허 10-0534204호는 나노선을 이용하여 상기 미국 등록 특허의 문제점을 해결하는 레이저 탈착 이온화 질량분석 방법을 개시하고 있다. 상기 한국 등록특허는 나노선을 이용함으로서 시료결정의 중심을 레이저 조사점에 쉽게 일치시킬 수 있고, 또한, 특정 밴드갭을 갖는 나노선을 제조할 수 있으므로 다양한 시료에 적용이 가능하다는 장점이 있다. 다만, 상기 한국 등록 특허는 특정 크기(장경비)의 나노선을 제조하는 공정이 복잡하고, 특정 시료에 적합한 (밴드갭을 가지는) 금속을 이용하여 나노선을 각각 제조하여야 한다는 어려움이 여전히 제기되었다. 특히, 나노선으로 이루어진 스팟을 기판에 형성하여 LDI 기판을 제조하는 과정이 원시적인 top-down 방식에 따라 나노선을 용매에 분산시킨 서스팬젼을 기판위에 분사시켜 제조하기 때문에, 분사구 위치에 대한 위상차에 따른 서스팬젼 농도차 및 건조과정의 비균질성의 문제를 구조적으로 지니고 있으며, 대면적 기판 제작에 있어 bottom-up 방식이 구현할 수 있는 구조의 균질성에 비해서는 한계를 가진다고 평가된다.
본 발명은 매트릭스 용액 없이도 시료의 질량분석을 수행할 수 있는 레이저 탈착 이온화 질량 분석용 기판을 제공하는 것이다.
본 발명은 시료결정의 중심을 레이저 조사점에 쉽게 일치시켜 레이저의 에너지를 시료에 효과적으로 전달할 수 있는 레이저 탈착 이온화 질량 분석용 기판을 제공하는 것이다.
본 발명은 제조공정이 간단하고, 다양한 시료에 적용이 용이한 레이저 탈착 이온화 질량 분석용 기판을 제공하는 것이다.
본 발명의 하나의 양상은
포어가 다수 형성된 템플릿 ;
상기 포어 내측 면 위에 형성된 금속산화물층 ;
상기 금속산화물층 위에 형성된 금속층 ; 및
상기 금속층 위에 형성된 실리카 층을 포함하는 레이저 탈착 이온화질량 분석용 기판에 관련된다.
본 발명의 레이저 탈착 이온화질량 분석용 기판은 레이저를 조사하면 내부에 위치하는 분석대상 시료가 이온화되어 탈출이 용이하도록 포어는 상부로 갈수록 폭이 넓어지고 열려있는 콘(cone) 형상 구조이다.
다른 양상에서, 본 발명은
양극 산화알루미늄(AAO) 템플릿을 양극 산화반응시켜 콘(cone) 형상의 포어를 복수 개 형성하는 단계 ;
상기 포어 내면에 금속산화물층을 코팅하는 단계 ;
상기 금속산화물층 위에 금속층을 형성하는 단계 ; 및
상기 금속층 위에 실리카 층을 코팅하는 단계를 포함하는 레이저 탈착 이온화질량 분석용 기판 제조방법에 관련된다.
또 다른 양상에서, 본 발명은
질량 분석 물질을 포함하는 시료를 상기 기판 상에 떨어뜨리는 단계 ;
시료가 기판의 포어 내부에 위치하면 레이저를 조사하는 단계 ; 및
탈착 이온화된 분석물질의 질량을 측정하는 단계를 포함하는 레이저 탈착 이온화질량 분석 방법에 관련된다.
본 발명의 레이저 탈착 이온화질량 분석용 기판은 상부로 갈수록 폭이 넓어지고 열려있는 콘(cone) 형상 포어를 복수개 포함한다. 본 발명의 레이저 탈착 이온화질량 분석용 기판은 시료용액을 콘(cone) 형상 포어 하단에 위치시키기가 용이하며, 콘 하단에 위치하는 시료의 결정 크기도 특정할 수 있으며, 레이저 조사시 조사점을 콘 하단 선단부로 일치시킬 수 있고, 더 나아가, 상부가 넓어지는 콘 구조이어서 이온화된 시료가 포어 구조에 트랩(trap)되지 않고 쉽게 벗어나 검출 센서로 이동하기가 용이하므로 질량 측정의 정확도를 높일 수 있다.
또한, 본 발명의 레이저 탈착 이온화질량 분석용 기판은 산화알루미늄(AAO) 템플릿으로 콘 형상 포어를 쉽게 제조할 수 있으며, 또한, 시료에 따라 탈착에 용이한 표면층을 포어 내측에 쉽게 코팅할 수 있으므로 다양한 시료에 적용이 가능하다.
도 1은 본 발명의 레이저 탈착 이온화질량 분석용 기판의 제조방법과 제조된 기판 단면을 도시한 것이다.
도 2는 본 발명에서 제조된 기판을 촬영한 SEM 이미지이다.
도 3은 실시예에서 제조된 기판을 사용하여 지질시료(Lyso PC 16:0, Lyso PC 18:0)와 약물분자인 Sirolimus에 대해 LDI로 측정한 질량 스펙트럼이다.
도 4의 (a)는 도 3의 기판 표면을 소수성 표면기로 처리한 후 지질시료(Lyso PC 18:0)에 대한 LDI 질량 스펙트럼이고, 도 4의 (b)는 도 3의 기판 표면을 PEG로 표면 처리 한후 약물문자 Tacrolimus에 대한 LDI 질량 스펙트럼이다.
이하에서, 본 발명의 바람직한 실시 태양을 도면을 들어 설명한다. 그러나 본 발명의 범위는 하기 실시 태양에 대한 설명 또는 도면에 제한되지 아니한다. 즉, 본 명세서에서 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. 또한, 본 명세서에서 기술되는 "포함 한다" 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.
도 1은 본 발명의 레이저 탈착 이온화질량 분석용 기판의 제조방법과 제조된 기판 단면을 도시한 것이다. 도 1을 참고하면, 본 발명의 레이저 탈착 이온화질량 분석용 기판은 템플릿, 금속산화물층, 금속층 및 실리카층을 포함한다.
상기 템플릿에는 콘 형상의 포어가 다수 형성된다.
본 발명에서는 상기 템플릿으로 산화알루미늄을 사용할 수 있다. 상기 산화알루미늄은 세라믹으로서는 비교적 큰 열전도도를 가지고, 상기 알루미늄으로부터 산화되어 콘 형상 포어 형성이 용이하다.
본 발명은 소정 시간 간격으로 수차례 반복하여 알루미늄 템플릿을 양극 산화 반응시켜 콘(cone) 형상 포어를 형성할 수 있다.
예를 들어, 상기 양극 산화알루미늄(AAO) 템플릿에 콘 형상 포어를 형성하는 단계는 먼저 알루미늄 템플릿을 옥살산 용액에 넣어 전압을 가해 양극 산화반응을 수행하여 미세 홀을 형성한다(1차 양극 산화반응). 이어서, 알루미늄 템플릿을 다시 옥살산 용액에 넣어 미세 홀을 다층 구조로 확대할 수 있다(2차 양극 산화 반응). 상기 템플릿을 옥살산 용액에 넣어 추가로 양극 산화 반응시키면 콘 형상의 홀을 형성할 수 있다(추가 양극 산화 반응).
본 발명은 상기 포어 내측 면 위에 형성된 금속산화물층을 포함할 수 있다. 상기 금속산화물층은 템플릿 상부에도 형성될 수 있다.
상기 금속산화물층은 상부에 형성된 금속층이 레이져로부터 흡수한 열에너지를 열전도도가 뛰어난 알루미나 층으로 분산되는 것을 방지한다. 즉, 상기 금속산화물층은 열격리(thermal isolation)현상에 의해 열에너지가 시료에 온전히 전달되어 시료의 이온화를 용이하게 하는 기능을 담당한다. 상기 금속산화물 층은 TiO2, SiO2, ZnO, ZrO 또는 W2O5일 수 있다. 바람직하게는 상기 금속산화물층은 졸-겔법 등의 용이한 방법으로 균일한 나노막 형성이 가능한 실리카(SiO2) 일 수 있다.
일예로서, 상기 금속산화물층은 상기 포어 내측에 실리카를 코팅하여 제조될 수 있다. 좀 더 자세하게는, 콘 형성 포어가 형성된 AAO 템플릿에 졸-겔 방법으로 실리카를 코팅할 수 있다. 실리카 졸 용액은 실리카 전구체를 알콜 및/또는 물에 교반하여 중합시킴으로써 제조할 수 있다. 상기 실리카 전구체로는 클로르실란 또는 테트라알콕시실란을 예로 들 수 있으며, 이때 알콕시기는 C1~C5의 직쇄 또는 측쇄의 알콕시기인 것이 바람직하다. 또한, AAO 템플릿에 흡착되어 건조 및 산화과정에서 실리카(silicon dioxide)를 형성할 수 있는 것이라면 어느 것이나 실리카 전구체로 사용할 수 있다.
상기 금속층은 상기 금속산화물층 위에 형성된다.
금속층은 LDI 시행시 레이져 광원으로부터 조사된 빛을 흡수하여 열격리(thermal isolation)현상에 의해 열에너지을 생성하는 역할을 수행한다. 즉, 상기 금속층으로는 레이저로부터 흡수한 열 에너지 전달과 전기장 발생이 우수한 물질을 사용할 수 있다. 상기 금속층은 금, 티타늄, 알루미늄, 은, 니켈, 백금, 팔라듐, 이들의 합금 또는 이들의 산화물 중 어느 하나 이상으로 형성될 수 있다.
금속층 형성은 진공증착, 스퍼터링, CVD법 등 당 업계에 통상적으로 알려진 방법으로 가능하며, 바람직하게는 스퍼터링 방법에 의하여 금속산화물층 상에 금속 박막을 적층할 수 있다.
상기 실리카층은 상기 금속층 위에 형성된다. 상기 실리카층은 상기 금속산화물층으로 사용되는 실리카층과 동일한 방법으로 형성될 수 있다. 상기 실리카층은 그 표면상에 소수성 화합물이나 오염방지층을 코팅하기가 용이하다. 예를 들면, 소수성 화합물은 탄소수가 10~20개의 탄화수소 화합물을 가지는 실란화합물(옥타데실트리메톡시실란)일 수 있다. 또한, 오염방지층으로는 PEG ([hydroxy(polyethylenoxy)propyl] trietoxysilane)일 수 있다.
상기 금속산화물층과 실리카 층의 두께는 5~10 nm일 수 있다.
상기 금속층의 두께는 10~20nm일 수 있다. 제시된 층 두께 범위일 경우 레이져로부터 열을 흡수하는데 유리하고, 콘(cone) 모양의 나노포어를 유지할 수 있는 장점이 있다.
상기 포어의 깊이는 50~500nm이고, 상부 폭은 50~100nm 일 수 있다. 상기 깊이와 폭 범위일 경우 시료의 이온화 후 포어에 트랩된는 것을 방지하여 LDI 효율을 제고하는 데 유리하다.
본 발명은 레이저 탈착 이온화질량 분석 방법에 관련된다. 본 발명의 레이저 탈착 이온화질량 분석 방법은 질량 분석 물질을 포함하는 시료를 앞에서 언급한 콘 형상 포어를 구비하는 기판 상에 떨어뜨리는 단계, 시료가 기판의 포어 내부에 위치하면 레이저를 조사하는 단계 및 탈착 이온화된 분석물질의 질량을 측정하는 단계를 포함한다.
좀 더 구체적으로, 본 발명의 분석 방법은 분석 물질을 포함하는 시료를 기판 상에 떨어뜨린다. 시료가 콘 형상 포어 내부에 스며들어 모이면 건조과정을 통해 cone 모양의 포어 내부에 시료결정이 형성된다.
이어서, UV 레이저(발광 파장 355 nm)가 부착된 MALDI 질량 분석기(Matrix-Assisted Laser Desorption /Ionization mass spectrometer, (Autoflex III; Bruker-Daltonics, Bremen, Germany)를 이용하여 질량분석을 수행할 수 있다.
상기 질량 분석 물질은 분자량이 500~1,000Da 범위일 수 있다.
레이저의 파워는 감쇠기(attenuator)를 이용하여 조절하였으며, 이하, 나노와이어에 조사되는 레이저 파워는 최대 레이저 파워를 기준으로 하여 %로 기재한다. 측정은 최소 4회 이상 반복 수행되었으며, 질량 분석 결과로 그 평균값을 취하였다.
이하, 본 발명을 첨부된 실시 예 및 도면을 참조하여 자세히 설명한다. 그러나 첨부된 실시예는 본 발명의 구체적인 실시태양을 예시할 뿐, 본 발명의 권리범위를 이에 한정하려는 의도는 아니다.
실시예 1
콘 형상 포어를 가지는 AAO 템플릿 제조
0.25 mm 두께의 알루미늄막을 0.3 M 옥살산 용액에서 10℃, 40 V 조건에서 7시간 동안 전압을 가하여 1단계 양극산화 반응을 수행하였다. 이어서, 2단계 산화 반응은 1단계와 동일한 조건에서 수행하여 AAO 템플릿을 제조하였다. 다음으로 1단계와 동일하게 산화 반응을 수행하여 콘 형상으로 제조하였다.
제 1 실리카층 코팅
95% 에탄올, 암모늄하이드록사이드 및 TEOS(Tetraethyl orthosilicate, 98%, Sigma Aldrich)를 부피비로 100: 32: 2로 혼합한 용액에 앞에서 제조한 AAO 템플릿을 침지시킨 후 약 20분 동안 반응시켰다. 상기 졸-겔법으로 실리카 코팅된 AAO 템플릿을 수득하였다.
금속층과 제 2실리카층 코팅
스퍼터를 이용하여 10nm 두께의 Au층을 제 1 실리카 층상에 적층하였다. 이어서, 제 1 실리카층과 같은 방법으로 제 2 실리카층을 코팅하였다.
도 2는 본 발명에서 제조된 기판을 촬영한 SEM 이미지이다. 는 실시 예 2, 비교 예 1 내지 3에서 측정한 템플릿의 형광 이미지이다. 도 2의 (a), (b)는 제 1 차 실리카를 코팅한 후 촬영한 것이고, (c)와 (d)는 금속층을 적층한 후 쵤영한 것이고, (e)와 (f)는 제 2 실리카층을 코팅한 후 촬영한 것이다. 금속층과 실리카층의 코팅에 따라 포어 직경은 90nm에서 70nm으로, 포어 높이는 110nm에서 100nm로 축소되었다.
질량분석 시료준비
시료준비는 다음과 같은 과정으로 진행하였다. 지질 시료 (Lyso PC 16:0 m/z 495.630, Lyso PC 18:0 m/z 523.683)를 용매 (MeOH + 0.1% TFA)에 녹여 농도가 20~50pmol/㎕가 되도록 만들었다. 약물 분자 (Sirolimus, m/z 917.174, Tacrolimus m/z 804.018)의 경우, 100% MeCN에 녹여 농도가 20~50pmol/㎕가 되도록 만들었다. 준비된 시료 용액을 해밀턴 마이크로리터 주사기를 사용하여 0.05 uL씩 시료판 표면에 점적하여, 대기 중에서 용매를 증발시켰다.
장비 정보 및 실험 조건
ASTA사 모델 IDSys RT MALDI-TOF 질량분석기; 펄스형 Nd:YLF 레이저 (파장 349 nm), beam diameter 200 um; 레이저 펄스폭: ~5 나노초; 레이저 세기: 5 ~ 10 uJ; 최종 레이저샷 수: 300~600 shots 조건에서 진행되었다.
질량 스펙트럼 분석
도 3은 최종 친수성 표면기로 처리된 cone 모양의 나노기공을 가지는 기판을 사용하여 지질시료(Lyso PC 16:0, Lyso PC 18:0)와 약물분자인 Sirolimus에 대해 LDI로 측정한 질량 스펙트럼이다. 도 3의 (a)와 (b)에서는 친수성 표면기를 가진 기판에 대해 매트릭스 분자를 사용하지 않고 각각 지질시료와 약물분자 Sirolimus에 대한 LDI 측정이 가능함을 시연한 예이다. 도 4의 (a)는 최종 소수성 표면기(옥타데실트리메톡시실란)로 처리된 cone 모양의 나노기공을 가지는 기판을 사용하여 측정한 지질시료(Lyso PC 18:0)에 대한 LDI 질량 스펙트럼이고, 도 4의 (b)는 최종 PEG로 이루어진 방오성 기능 표면기로 처리된 cone 모양의 나노기공을 가지는 기판을 사용하여 측정한 약물문자 Tacrolimus에 대한 LDI 질량 스펙트럼이다. 도 3과 도 4의 질량스펙트럼의 비교분석을 통해, 최종 친수성 cone 모양의 나노기공을 가지는 경우 대부분의 생체분자에 대해 LDI가 가능하지만 비교적 낮은 신호감도를 보여주었다, 다만, 특정 시료에 특화되어 최종 표면기로 소수성 또는 PEG 방오성을 도입하여 최적화할 경우 LDI 질량 스펙트럼의 감도가 대폭 증폭되어 개선됨을 보여 주었다.
이상에서, 본 발명의 바람직한 구현 예에 대하여 상세하게 설명하였으나, 이들은 단지 설명의 목적을 위한 것으로 본 발명의 보호 범위가 이들로 제한되는 것은 아니다.

Claims (14)

  1. 포어가 다수 형성된 템플릿 ;
    상기 포어 내측 면 위에 형성된 금속산화물층 ;
    상기 금속산화물층 위에 형성된 금속층 ; 및
    상기 금속층 위에 형성된 실리카 층을 포함하는 레이저 탈착 이온화질량 분석용 기판.
  2. 제 1항에 있어서, 레이저를 조사하면 내부에 위치하는 질량 분석 물질이 이온화되어 탈출이 용이하도록 상기 포어는 상부로 갈수록 폭이 넓어지고 열려있는 콘(cone) 형상인 것을 특징으로 하는 레이저 탈착 이온화질량 분석용 기판.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 포어의 깊이는 50~500nm 인 것을 특징으로 하는 레이저 탈착 이온화질량 분석용 기판.
  4. 제 2항에 있어서, 상기 포어의 상부 폭은 50~100nm 인 것을 특징으로 하는 레이저 탈착 이온화질량 분석용 기판.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 기판은 상기 실리카 층 상에 소수성 층이나 오염방지층을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 탈착 이온화질량 분석용 기판.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 금속층은 금, 티타늄, 알루미늄, 은, 니켈, 백금, 팔라듐, 이들의 합금 및 이들의 산화물 중 어느 하나 이상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 레이저 탈착 이온화질량 분석용 기판.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 금속산화물 층은 TiO2, SiO2, ZnO, ZrO 또는 W2O5인 것을 특징으로 하는 레이저 탈착 이온화질량 분석용 기판.
  8. 제 1항에 있어서, 상기 템플릿은 양극 산화알루미늄(AAO)인 것을 특징으로 하는 레이저 탈착 이온화질량 분석용 기판.
  9. 양극 산화알루미늄(AAO) 템플릿에 콘(cone) 형상의 포어를 복수 개 형성하는 단계 ;
    상기 포어 내면에 금속산화물층을 코팅하는 단계 ;
    상기 금속산화물층 위에 금속층을 형성하는 단계 ; 및
    상기 금속층 위에 실리카 층을 코팅하는 단계를 포함하는 레이저 탈착 이온화질량 분석용 기판 제조방법.
  10. 제 9항에 있어서, 상기 콘(cone) 형상 포어를 형성하는 단계는
    알루미늄 템플릿을 1차 양극 산화반응시켜 미세 홀을 형성하는 단계 ;
    미세 홀이 형성된 상기 템플릿을 2차 양극 산화반응시켜 상기 미세 홀을 다층 구조로 확대하는 단계 ;
    상기 템플릿을 추가로 양극 산화반응시켜 콘 형상의 홀을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 탈착 이온화질량 분석용 기판 제조방법.
  11. 제 9항에 있어서, 상기 방법은
    상기 실리카 층 상에 소수성 층이나 오염방지층을 추가로 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 탈착 이온화질량 분석용 기판 제조방법.
  12. 제 9항에 있어서, 상기 금속층은 금, 티타늄, 알루미늄, 은, 니켈, 백금, 팔라듐, 이들의 합금 및 이들의 산화물 중 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 레이저 탈착 이온화질량 분석용 기판 제조방법.
  13. 질량 분석 물질을 포함하는 시료를 상기 제 1항 내지 제 8항 중 어느 한 항의 기판 상에 떨어뜨리는 단계 ;
    시료가 기판의 포어 내부에 위치하면 레이저를 조사하는 단계 ;
    탈착 이온화된 분석물질의 질량을 측정하는 단계를 포함하는 레이저 탈착 이온화질량 분석 방법.
  14. 제 13항에 있어서, 상기 질량 분석 물질은 분자량이 500~1,000Da 범위인 것을 특징으로 하는 레이저 탈착 이온화질량 분석 방법.


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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117890214A (zh) * 2024-03-14 2024-04-16 西安汉华建筑实业有限公司 一种基于机器视觉的铝模板质检检测方法
CN117890214B (zh) * 2024-03-14 2024-06-04 西安汉华建筑实业有限公司 一种基于机器视觉的铝模板质检检测方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100534204B1 (ko) * 2004-03-17 2005-12-07 한국과학기술연구원 나노선이 보조된 레이저 탈착/이온화 질량분석 방법
KR20070120268A (ko) * 2006-06-19 2007-12-24 삼성전자주식회사 대향전극의 표면개질방법 및 표면개질된 대향전극
JP2008107209A (ja) * 2006-10-25 2008-05-08 Canon Inc 質量分析用基板、その製造方法および質量分析測定装置
KR20130139958A (ko) * 2010-10-06 2013-12-23 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니 나노실리카계 코팅 및 배리어층을 갖는 반사방지 물품
JP2014029476A (ja) * 2012-07-04 2014-02-13 Canon Inc 構造体、光学部材、反射防止膜、撥水性膜、質量分析用基板、位相板、構造体の製造方法、及び反射防止膜の製造方法
KR20160002279A (ko) * 2014-06-30 2016-01-07 경북대학교 산학협력단 레이저 탈착 이온화 질량 분석용 기판 및 그 제조방법

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100534204B1 (ko) * 2004-03-17 2005-12-07 한국과학기술연구원 나노선이 보조된 레이저 탈착/이온화 질량분석 방법
KR20070120268A (ko) * 2006-06-19 2007-12-24 삼성전자주식회사 대향전극의 표면개질방법 및 표면개질된 대향전극
JP2008107209A (ja) * 2006-10-25 2008-05-08 Canon Inc 質量分析用基板、その製造方法および質量分析測定装置
KR20130139958A (ko) * 2010-10-06 2013-12-23 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니 나노실리카계 코팅 및 배리어층을 갖는 반사방지 물품
JP2014029476A (ja) * 2012-07-04 2014-02-13 Canon Inc 構造体、光学部材、反射防止膜、撥水性膜、質量分析用基板、位相板、構造体の製造方法、及び反射防止膜の製造方法
KR20160002279A (ko) * 2014-06-30 2016-01-07 경북대학교 산학협력단 레이저 탈착 이온화 질량 분석용 기판 및 그 제조방법

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Kexi Sun et al., Gap-tunable Ag-nanorod arrays on alumina nanotip arrays as effective SERS substrates, J. Mater. Chem. C, 2013, 1, 5015-5022 1부.* *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117890214A (zh) * 2024-03-14 2024-04-16 西安汉华建筑实业有限公司 一种基于机器视觉的铝模板质检检测方法
CN117890214B (zh) * 2024-03-14 2024-06-04 西安汉华建筑实业有限公司 一种基于机器视觉的铝模板质检检测方法

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