센서 감도 향상된다…생화학센서 설계기준 제안

카이스트 연구팀 제안

▲원형의 플렉시블 멤브레인이 공압을 이용해 모든 방향으로 변형되는 모습.[사진제공=미래부]

[아시아경제 정종오 기자]고감도 생화학센서 설계기준이 제안돼 관심을 모으고 있다. 산란광의 세기를 극대화할 수 있는 금 나노입자간 거리 정량화로 생화학 센서 등의 감도향상에 응용될 것으로 기대된다.

국내 연구팀이 물질의 고유한 산란광을 포착해 물질을 검출하는 생화학 센서의 효율적 설계기준을 제시했다. 빛을 물질에 집중시켜 보다 센 산란광을 만들도록 돕는 금 나노입자들 간 최적의 거리를 도출한 연구결과로 생화학센서의 감도향상에 도움이 된다.

금이나 은 나노입자 표면에 물질이 흡착되면 금속 나노입자 표면에 있는 자유 전자들의 공명으로 입사된 빛이 수백 배 이상 증폭되면서 흡착된 물질의 산란광을 증폭시켜 센서의 감도를 높일 수 있다. 이때 금속 나노입자간 거리에 따라 빛을 집중시키는 효과가 달라질 수 있어 검출 대상물질이나 금속 나노입자의 종류 등에 따라 최적의 거리를 선택하는 것이 관건이었다.

연구팀은 나노입자 간 간격을 연속적으로 조절해 검출 대상물질에 따라 산란광의 세기를 극대화할 수 있는 금 나노입자 간의 간격을 정량화했다. 금 나노입자 배치를 위한 참고자료로 활용할 경우 보다 효율적 고감도 생화학 센서 플랫폼 설계와 개발을 위한 실마리가 될 것으로 기대된다.

정량화는 말랑하고 투명한 고분자(PDMS) 기판 위에 금 나노입자를 놓고 기판을 풍선처럼 부풀려 늘리는 방식으로 나노입자 간 간격을 연속적으로 조절할 수 있는 기판을 이용해 이뤄졌다. 이전에는 검출 대상물질마다 산란광의 세기를 증폭시킬 수 있는 금속 나노입자 사이 거리를 찾고 이에 맞춰 기판을 제작하는 번거로움이 있었다.

카이스트(KAIST) 바이오및뇌공학과 정기훈 교수 연구팀이 미래창조과학부가 지원하는 중견연구자지원사업(도약)의 지원을 받아 이뤄졌다. 연구결과는 재료과학 분야 국제학술지 어드밴스드 머티리얼스지(Advanced Materials) 최신호(7월 9일자) 속표지(Frontispiece) 논문((논문명:A Deformable Nanoplasmonic Membrane Reveals Universal Correlations Between Plasmon Resonance and Surface Enhanced Raman Scattering)으로 실렸다.

정 교수는 "분석대상의 산란을 증진시키기 때문에 검출하고자 하는 분자의 특정신호만을 강화시키는 데 적용할 수 있다"고 설명했다.

정종오 기자 ikokid@asiae.co.kr