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연꽃잎효과 응용 분광센서로 오염물질 극미량까지 검출

연세대 이태윤 교수 "독성물질 검출·혈액분석시스템 기여"

(대전=연합뉴스) 이주영 기자 = 국내 연구진이 물방울이 스며들지 않고 굴러떨어지는 연꽃잎효과에 착안, 발암 의심물질 등 화학물질을 실시간으로 극미량까지 검출할 수 있는 분광센서를 개발했다.

연세대 전기전자공학과 이태윤 교수팀은 19일 미량의 화학 표적물질을 검출하는 데 쓰이는 표면증강라만분광법(SERS) 센서 표면을 연꽃잎처럼 초소수성이 되도록 제작, 극미량의 다양한 화학표적물질을 실시간으로 검출하는 데 성공했다고 밝혔다.

초소수성 표면증강라만분광법(SERS) 센서 개념도
초소수성 표면증강라만분광법(SERS) 센서 개념도초소수성 금속 나노표면을 이용해 개발한 초소수성-SERS 센서 모습(왼쪽). 센서에 제작된 물방울 제어 경로를 통해 움직이는 물방울의 거동을 조절하거나 멈추게 할 수 있다. [연세대 제공=연합뉴스]

표전증강라만분광법은 특정 금속 나노표면에 있는 화학물질에 레이저를 쪼일 때 빛과 분자 간 상호작용으로 신호가 증폭되는 현상을 이용해 물질을 검출한다. 하지만 SERS 효과가 있는 금속 나노표면이 점차 오염되면서 시료의 실시간 검출 신뢰성이 떨어지는 문제가 있다.

연구진은 연꽃잎효과에 착안, 센서 표면 위에서 극미량 시료의 움직임을 정확하게 제어해 다양한 화학 표적물질을 실시간 검출 할 수 있는 초소수성 SERS 센서를 개발했다.

초소수성 표면 위에서 물방울 거동을 제어하기 위해 물방울 제어 경로를 설계해 적용, 물방울이 경로를 움직일 뿐 아니라 멈출 수도 있게 했다. 움직임이 정지된 물방울은 라만분광 레이저를 이용해 어떤 화학물질이 포함돼 있는지 분석할 수 있다.

이 센서는 발암 의심물질로 알려진 말라카이트그린(Malachite green)을 극미량 농도(10-5M)도 성공적으로 검출했으며 로다민6G, 나일블루A 같은 화학표적물질을 같은 농도 수준으로 검출했다고 연구진은 설명했다.

이 교수는 "이 연구는 초소수성 센서표면 위에서 물방울을 자유자재로 제어하고 다양한 바이오마커를 빠르고 정확하게 검출하는 초고속 분석 플랫폼을 제시했다"며 "이 플랫폼 개발이 독성물질 검출은 물론 앞으로 피 한 방울로 다양한 분석이 가능한 시스템을 구축하는 데도 기여할 것"이라고 말했다.

한국연구재단 이공분야 중점연구소지원사업 등 지원으로 수행된 이 연구결과는 국제학술지 '스몰'(Small, 2016년 12월 5일자)에 표지논문으로 게재됐다.

연세대 전기전자공학과 이태윤 교수
연세대 전기전자공학과 이태윤 교수[연세대 제공=연합뉴스]

scitech@yna.co.kr

<저작권자(c) 연합뉴스, 무단 전재-재배포 금지> 2017/01/19 12:00 송고

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