초미세간극 금속센서 제작…질병진단 등에 응용

국내연구팀, 1나노급 관련 센서 제작에 성공해

▲껍질의 에칭을 통해 제작한 금속센서의 라만 증강 효과를 보여주는 모식도.[사진제공=미래부]

[아시아경제 정종오 기자] 국내 연구팀이 금속 사이의 미세한 간격 조절을 통해 1나노급 초미세간극 금속센서 제작에 성공했다.

금속기판을 계속해서 자르는 기존 방식은 작업공정이 매우 비싸고 비효율적이었다. 금속 나노입자들의 자가배열을 이용하는 방법도 금속 나노입자의 특성상 서로 뭉치게 돼 간극이 아예 존재하지 않는 문제점이 있었다. 연구팀은 기존 기술들의 문제점을 해결하기 위해 금속 나노입자에 껍질을 씌우고 입자를 자가배열한 후 껍질만을 선택적으로 제거하는 손쉬운 방법을 이용했다. 1 나노미터 크기의 초미세간극을 대면적으로 만드는데 성공했다.

금속 나노입자들 간의 거리가 머리카락 굵기의 10만분의 1만큼 줄어들어 초미세간극이 형성되면 금속 나노입자 주변의 전자기장을 강하게 증폭시키게 된다. 그 간극이 줄어들수록 더 낮은 농도의 물질을 더 빠르게 검출할 수 있어 다양한 센서로 응용될 수 있다.

제작된 초미세간극을 갖는 금속 구조체는 우수한 물리, 광학적 성질을 지니고 있어서 전지(photovoltaics), 광촉매(photocatalysis), 메타 물질(metamaterials), 질병진단센서 개발 등의 다양한 분야에서 폭넓게 응용될 것으로 기대된다.

서강대학교 강태욱 교수팀이 이번 연구를 이끌었다. 연구팀은 버클리대학교(UC Berkeley) 연구팀과 국제협력을 통해 손쉽게 균일한 금속 간 초미세간극을 대면적으로 제작했다. 연구 결과는 국제학술지 어드밴스드 머티리얼스지(Advanced Materials) 2015년 8월 5일자 표지논문(논문명 : Facile Preparation of Ultrasmall Void Metallic Nanogap from Self-Assembled Gold-Silica Core-Shell Nanoparticles Monolayer via Kinetic Control)으로 선정됐다.

강 교수는 "우수한 특성에도 불구하고 고도의 전문성과 기술력의 요구 등으로 대부분 현재 연구실 수준에 머무르고 있는 초미세간극 금속 나노 소재의 개발과 응용에 도움이 될 것"이라며 "나노바이오센서 분야의 실용화와 산업화를 앞당길 것으로 기대된다"고 말했다.

정종오 기자 ikokid@asiae.co.kr