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문제 정의
- 이들 부품을 사용하여 만들어진 SPR 기기는 공명 각(resonance angle) 또는 공명 파장(resonance wavelength)을 측정한다. 그러므로 본 논문에서는 값이 싸고 감도가 좋으며 안정하고 제작하기 쉬운 SPR 기기를 직접 제작하였다.
- 등이 있다. 이 모든 방법들은 경계 영역에서 생기는 표면 현상을 선택적이며 보다 더 예민하게 감지할 수 있는 방법을 찾기 위한 노력이었다. 형광을 이용하는 방법은 형광물질과 결합시켜야 하는 불편한 작업이 요구되므로 시간 낭비와 경비가 소요된다.
제안 방법
- 또한 자연 환경 중에 존재하는 여러 오염물질에 관한 연구들이 이루어지고 있다. 근적외선(Near Infra Red, NIR) 광원을 이용하여 K+ 이온을 선택적으로 정량하였으며,60 enzyme SAM(self-assembly monolayer)을 사용하여 카드뮴을 정량하였다.61 금 필름에 HDT(6-hexanedithiol) SAM 및 polypyrrole과 2-mercaptobenzothiazole과의 상호작용에 의해 수은을 정량하였다.
- 61 금 필름에 HDT(6-hexanedithiol) SAM 및 polypyrrole과 2-mercaptobenzothiazole과의 상호작용에 의해 수은을 정량하였다.62-63 2-hydroxybiphenyl(HBP), benzo(a) pyrene(BaP) 및 bovine serum albumin(BSA)를 이용한 antibodies(anti-HBP-BSA와 anti-BaP-BSA)와 PAHs와의 상호작용을 이용하여 환경 중의 PAHs를 정량하였다.64-65
- θ-2θ Rotation stage 위에 프리즘을 위치시키고 Prism이 θ만큼 변화 할 때, detector(Melles Griot Si detector)가 2θ만큼 변화하도록 위치시켜 Prism에서 반사되는 He-Ne laser Detector를 통하여 감지할 수 있도록 설계하였다. Detector에서 감지될 수 있는 여러 주변의 잡음들을 제거하기 위하여 Chopper의 주파수를 reference로 하여 detector에서 받아들인 신호를 Lock-in amp로 통하여 filter함으로써 보다 선택적인 데이터를 얻도록 하였다.
- θ-2θ Rotation stage 위에 프리즘을 위치시키고 Prism이 θ만큼 변화 할 때, detector(Melles Griot Si detector)가 2θ만큼 변화하도록 위치시켜 Prism에서 반사되는 He-Ne laser Detector를 통하여 감지할 수 있도록 설계하였다. Detector에서 감지될 수 있는 여러 주변의 잡음들을 제거하기 위하여 Chopper의 주파수를 reference로 하여 detector에서 받아들인 신호를 Lock-in amp로 통하여 filter함으로써 보다 선택적인 데이터를 얻도록 하였다. Detector의 신호는 National Instrument DAQ 6014 board로부터 수집하였다.
- Detector의 신호는 National Instrument DAQ 6014 board로부터 수집하였다. Rotation stage의 θ를 이동시킬 때 2θ위치에 detector가 오도록 위치시키고 그때의 신호를 LabVIEW program을 이용하여 software를 설계하였다.
- Detector의 신호는 National Instrument DAQ 6014 board로부터 수집하였다. Rotation stage의 θ를 이동시킬 때 2θ위치에 detector가 오도록 위치시키고 그때의 신호를 LabVIEW program을 이용하여 software를 설계하였다.
- Kretchmann 배열 방식과 ATR(Attenuated Total Reflection)법을 사용할 수 있도록 cell을 제작하였다. 굴절률이 1.
- Kretchmann 배열 방식과 ATR(Attenuated Total Reflection)법을 사용할 수 있도록 cell을 제작하였다. 굴절률이 1.723인 SF10 재질의 cylindrical prism(30×30×14 mm)을 사용하여 프리즘과 유리를 접하도록 한다. 이때 굴절률이 같은 1-Iodonaphthalene(n=1.
- 7, TCI)을 matching fluid로 하여 matching 시켰다. 금 필름 위로 용액을 흘리기 위해 간격을 두고 O-ring을 이용해 O-ring 속에서 용액이 주입되도록 설계하였다. 프리즘은 직접 제작한 알루미늄 prism holder를 사용하였고, O-ring이 박힌 cell의 몸체는 테프런(Teflon)으로 제작 하였다.
- 금 필름 위로 용액을 흘리기 위해 간격을 두고 O-ring을 이용해 O-ring 속에서 용액이 주입되도록 설계하였다. 프리즘은 직접 제작한 알루미늄 prism holder를 사용하였고, O-ring이 박힌 cell의 몸체는 테프런(Teflon)으로 제작 하였다. 금이 코팅된 SF10 glass가 Fig.
- 02A의 power에서 base power 7×10−6 Torr, working power 5×10−3 Torr로 2분간 진공 증착 시켰다. p-편광된 632.8 nm 파장의 He-Ne laser를 사용하였고, θ-2θ rotation stage(angle resolution: 0.0025°) 위에 반응 셀을 위치시키고, θ를 45도에서부터 시작하여 0.125도 씩의 resolution으로 θ를 이동시키며 그 때의 프리즘에서 반사되어 나오는 빛의 세기를 θ에 따라 측정하였다.
- 4162)를 각각 흘려주면서 측정하였다. 또한 같은 방법으로 파장의 변화를 주어 파장이 780 nm diode laser로 바꾸어 파장변화에 따른 SPR 각의 변화를 관찰하였다.
- 본 연구실에서 자체 제작된 scanning SPR 장비(Fig. 1)를 이용해 굴절률이 서로 다른 물질에 따른 SPR spectrum 측정하였다. 이 때 사용한 물질은 굴절률이 다른 MeOH(n=1.
- 0025°로써 1°는 400펄스로 구성 되어있의 front panel에 numeric control을 두어 resolution펄스를 직접 입력 할 수 있도록 위치 시켰다. Simulation 을 통해 이론적으로 resonance가 일어나는 구간을 확인하고, 측정을 시작할 구간을 펄스로 입력해 원하는 각에서부터 측정할 수 있도록 program을 구성하였다. 검출기의 위치는 처음 위치시킨 펄스의 2배 값을 펄스 값으로 주어 θ-2θ의 관계를 유지시켰다.
- 검출기의 위치는 처음 위치시킨 펄스의 2배 값을 펄스 값으로 주어 θ-2θ의 관계를 유지시켰다. 2θ위치에 둔 검출기의 신호는 mV 값으로 측정되어 LabVIEW의 front panel에서 현재 받아들이고 있는 값을 시간에 따라 mV로 나타내도록 하고, 우측의 Degree vs. voltage의 그래프는 최종적으로 θ-2θ rotation stage의 angle resolution에 따른 검출기 신호를 plot 하도록 programing 하였다. Front panel에 보이는 graph의 data는 Microsoft Excel로 동시 저장이 가능하도록 설계하였다.
- voltage의 그래프는 최종적으로 θ-2θ rotation stage의 angle resolution에 따른 검출기 신호를 plot 하도록 programing 하였다. Front panel에 보이는 graph의 data는 Microsoft Excel로 동시 저장이 가능하도록 설계하였다.
- p-편광된 He-Ne laser가 prism의 정중앙에 초점을 맺히게 하기 위해 초점 거리가 15 cm인 lens를 사용하였다. θ-2θ Rotation stage(Sigma koki co. Ltd) 위에 프리즘을 위치시키고 prism이 θ만큼 변화할 때, detector가 2θ만큼 변화하도록 위치시켜 prism에서 반사되는 He-Ne laser를 Detector를 통하여 감지할 수 있도록 설계하였다. Detector의 신호는 National Instrument DAQ 6014 board로부터 수집하였다.
- p-편광된 He-Ne laser가 prism의 정중앙에 초점을 맞추기 위해 초점 거리가 15 cm인 lens를 사용하였다. θ-2θ Rotation stage 위에 프리즘을 위치시키고 prism이 θ만큼 변화 할 때, detector가 2θ만큼 변화하도록 위치시켜 prism에서 반사되는 He-Ne laser를 Detector를 통하여 감지할 수 있도록 설계하였다. Detector의 신호는 National Instrument DAQ 6014 board로부터 수집하였다.
- 깨끗한 금 필름 그리고 금 필름 위에 1 mM MPA와 1 mM MUA 에탄올 용액에서 12시간 동안 SAM을 각각 형성시킨 후 SPR 공명 각의 변화를 조사하였다. 우선 깨끗한 금 필름에 에탄올을 흘려주면서 공명 각을 측정하였고(Fig.
- 깨끗한 금 필름 그리고 금 필름 위에 1 mM MPA와 1 mM MUA 에탄올 용액에서 12시간 동안 SAM을 각각 형성시킨 후 SPR 공명 각의 변화를 조사하였다. 우선 깨끗한 금 필름에 에탄올을 흘려주면서 공명 각을 측정하였고(Fig. 6과 Fig. 7의 square symbol) 1mM MPA와 1mM MUA로 SAM을 형성시킨 후 다시 에탄올을 흘릴 때 변화되는 공명 각을 측정하였다(Fig. 6과 Fig. 7).
대상 데이터
- 근적외선(Near Infra Red, NIR) 광원을 이용하여 K+ 이온을 선택적으로 정량하였으며,60 enzyme SAM(self-assembly monolayer)을 사용하여 카드뮴을 정량하였다.61 금 필름에 HDT(6-hexanedithiol) SAM 및 polypyrrole과 2-mercaptobenzothiazole과의 상호작용에 의해 수은을 정량하였다.62-63 2-hydroxybiphenyl(HBP), benzo(a) pyrene(BaP) 및 bovine serum albumin(BSA)를 이용한 antibodies(anti-HBP-BSA와 anti-BaP-BSA)와 PAHs와의 상호작용을 이용하여 환경 중의 PAHs를 정량하였다.
- SPR 기기는 그렇게 많은 부품을 필요로 하지 않기 때문에 직접 제작이 용이하다. 주요 부품으로는 광원, 프리즘, 렌즈, polarizer, Lock-in amplifier 및 검출기 등이다. 이들 부품을 사용하여 만들어진 SPR 기기는 공명 각(resonance angle) 또는 공명 파장(resonance wavelength)을 측정한다.
- SPR 실험은 Fig. 1에서와 같이 우리가 직접 제작한 SPR 기기를 사용하였다. 광원은 He-Ne laser(JDS Uniphase Co.
- 1에서와 같이 우리가 직접 제작한 SPR 기기를 사용하였다. 광원은 He-Ne laser(JDS Uniphase Co. Model 1125P, 10 mW, λ=632.8 nm)를 사용하였으며, He-Ne laser를 optical chopper(Scitec Instruments Ltd, Model 330CD)를 통과시키고 mirror 2개를 거쳐 polarizer(CVI Co. Model 1100-10)를 통해 광원을 p-편광 시켰다. p-편광된 He-Ne laser가 prism(CVI Co.
- Model 1100-10)를 통해 광원을 p-편광 시켰다. p-편광된 He-Ne laser가 prism(CVI Co. 30×30 mm)의 정중앙에 초점이 맺히게 하기 위해 초점 거리가 15 cm인 lens를 사용하였다.
- Detector에서 감지될 수 있는 여러 주변의 잡음들을 제거하기 위하여 Chopper의 주파수를 reference로 하여 detector에서 받아들인 신호를 Lock-in amp로 통하여 filter함으로써 보다 선택적인 데이터를 얻도록 하였다. Detector의 신호는 National Instrument DAQ 6014 board로부터 수집하였다. Rotation stage의 θ를 이동시킬 때 2θ위치에 detector가 오도록 위치시키고 그때의 신호를 LabVIEW program을 이용하여 software를 설계하였다.
- 25.4×25.4 mm, 두께 1 mm인 SF10(SCHOTT Glass INC.) 재질의 유리를 사용하여 piranha solution(30% H2O2 : conc. H2SO4=1:3) 속에서 약 15분 정도 담가 유리 표면의 불순물을 제거하였다. piranha solution에서 꺼낸 유리는 에탄올과 증류수로 세척하고 순도 99.
- 유리 표면에 Cr(99.999%)과 Au(99.999%)를 각각 2 nm, 48 nm의 두께가 되도록 진공 증착 시켰다. 증착 조건은 Ar조건에서 362V, 0.
- SF10 glass를 piranha 용액에 15분간 담근 후 에탄올과 증류수로 3회 이상 세척 후, 99.999% N2 가스로 건조 후 Cr(99.999%)과 Au(99.999%)를 각각 2 nm, 48 nm의 두께가 되도록 진공 증착시켰다. 증착 조건은 Ar조건에서 362V, 0.
- 1)를 이용해 굴절률이 서로 다른 물질에 따른 SPR spectrum 측정하였다. 이 때 사용한 물질은 굴절률이 다른 MeOH(n=1.3292), H2O(n=1.3330), EtOH(n=1.3623), PrOH(n=1.3862), BuOH(n=1.3993), HxOH(n=1.4162)으로서 635 nm와 780 nm의 파장을 갖는 laser로 입사각은 θ-2θ rotation stage로 0.125°씩 변화시켰다. SPR spectrum을 측정한 결과는 Fig.
- 표면 플라즈몬 공명 센서를 제작하기 위하여 다음의 소재들이 사용되었다. 광원은 He-Ne laser(10 mW, λ=632.8 nm)를 사용하였으며, He-Ne laser를 optical chopper를 통과시키고 mirror 2개를 거쳐 polarizer를 통해 광원을 p-편광시켰다. p-편광된 He-Ne laser가 prism의 정중앙에 초점을 맺히게 하기 위해 초점 거리가 15 cm인 lens를 사용하였다.
- 8 nm)를 사용하였으며, He-Ne laser를 optical chopper를 통과시키고 mirror 2개를 거쳐 polarizer를 통해 광원을 p-편광시켰다. p-편광된 He-Ne laser가 prism의 정중앙에 초점을 맺히게 하기 위해 초점 거리가 15 cm인 lens를 사용하였다. θ-2θ Rotation stage(Sigma koki co.
- 표면 플라즈몬 공명 센서를 제작하기 위하여 다음의 소재들이 사용되었다. 광원은 He-Ne laser를 사용하였으며, He-Ne laser를 optical chopper를 통과시키고 mirror 2개를 거쳐 polarizer를 통해 광원을 p-편광시켰다. p-편광된 He-Ne laser가 prism의 정중앙에 초점을 맞추기 위해 초점 거리가 15 cm인 lens를 사용하였다.
- 광원은 He-Ne laser를 사용하였으며, He-Ne laser를 optical chopper를 통과시키고 mirror 2개를 거쳐 polarizer를 통해 광원을 p-편광시켰다. p-편광된 He-Ne laser가 prism의 정중앙에 초점을 맞추기 위해 초점 거리가 15 cm인 lens를 사용하였다. θ-2θ Rotation stage 위에 프리즘을 위치시키고 prism이 θ만큼 변화 할 때, detector가 2θ만큼 변화하도록 위치시켜 prism에서 반사되는 He-Ne laser를 Detector를 통하여 감지할 수 있도록 설계하였다.
성능/효과
- 본 연구실에서 제작한 scanning SPR를 사용하여 굴절률이 다른 MeOH(n=1.3292), H2O(n=1.3330), EtOH(n=1.3623), PrOH(n=1.3862), BuOH(n=1.3993), HxOH (n=1.4162)으로서 635 nm와 780 nm의 파장을 갖는 laser로 SPR spectrum을 측정한 결과는 굴절률이 증가함에 따라 공명 각(resonance angle)도 증가함을 알 수 있었다. 또한 Laser의 파장이 짧은 파장에 비하여 긴 파장에서 훨씬 W1/2(Half-peak width)가 작고 예민한 SPR 스펙트럼을 나타내며 또한 짧은 파장에 비하여 긴 파장에서 오히려 작은 공명 각을 나타내고 있다.
- 또한 Laser의 파장이 짧은 파장에 비하여 긴 파장에서 훨씬 W1/2(Half-peak width)가 작고 예민한 SPR 스펙트럼을 나타내며 또한 짧은 파장에 비하여 긴 파장에서 오히려 작은 공명 각을 나타내고 있다. 그리고 굴절률에 대한 SPR의 공명 각 사이에서는 매우 좋은 직선관계가 성립함을 알 수 있었다. 긴 파장에서는 짧은 파장에서 보다 매우 날카로운 SPR 스펙트럼을 만들지만, 굴절률이 1.
후속연구
- 125°로 고정시켜 측정하였기 때문이다. 보다 resolution을 세밀하게 한다면 더 좋은 결과를 얻을 수 있을 것이다. 또한 동일한 조건에서 금 필름을 증착시켰을 경우라도 금속 필름의 두께에 따른 오차로 인하여 기인되기도 한다.
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