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백금 나노입자가 분산된 3차원 산화구리 나노구조체 기반의 글루코스 검출용 비효소적 전기화학 센서 개발
Non-Enzymatic Glucose Sensor Based on a Copper Oxide Nanoflowers Electrode Decorated with Pt Nanoparticles 원문보기

Korean chemical engineering research = 화학공학, v.56 no.5, 2018년, pp.705 - 710  

송민정 (서경대학교 나노융합공학과)

초록
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본 연구에서는 백금 나노입자가 분산된 산화구리 나노구조체 기반의 비효소적 글루코스 센서를 개발하였다. 3차원 구조의 산화구리 나노구조체는 hydrothermal method를 통해 Cu foil 위에 직접 합성되었으며, 합성된 나노구조체 표면위에 전기화학적 증착법으로 백금 나노입자들을 분산시켜 전극을 제작하였다. 준비된 전극 샘플의 표면 구조는 주사 전자 현미경(SEM)과 에너지분산형 분광기(EDS)을 이용하여 분석하였으며, 전기화학적 특성 및 센싱 성능은 알칼리 상태에서 시간대전류법 (CA)과 순환전압 전류법(CV)을 통하여 조사하였다. 개발된 비효소적 글루코스 센서는 산화구리 나노구조체와 백금 나노입자의 접목에 의한 시너지 효과 덕분에 높은 감도와 넓은 선형 구간, 빠른 감응 속도 등의 향상된 센싱 특성을 보였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

An electrochemical glucose sensor with enzyme-free was fabricated using Pt nanoparticles (Pt NPs) decorated CuO nanoflowers (CuO NFs). 3-D CuO nanoflowers film was directly synthesized on Cu foil by a simple hydrothermal method and Pt NPs were dispersed on the petal surface of CuO NFs through electr...

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문제 정의

  • 본 연구는 백금 나노입자가 분산된 산화구리 나노구조체를 합성하고 이를 적용한 비효소적 글루코스 센서 개발에 대한 것이다. 백금 나노입자와 산화구리 나노구조체의 접목을 통한 electrocatalytic activity 향상 및 효과적인 전자 전달, 전극의 유효면적 증가 등의 시너지 효과 덕분에 개발된 비효소적 글루코스 센서는 넓은 선형구간과 낮은 검출한계, 높은 감도 및 고특이성의 우수한 전기화학적 센싱성능을 보였다.
  • 본 연구에서는 3차원 구조의 백금 나노입자가 분산된 산화구리 나노구조체를 합성하고, 이를 비효소적 전기화학 글루코스 센서에 적용하여 전기화학적 특성을 확인하고자 한다. Pt NPs-CuO NF 나노구조체는 hydrothermal method와 전기화학 증착법을 이용하여 합성하였으며, 백금(Pt) 나노입자와 산화구리(CuO)의 결합에 의한 시너지 효과로 인해 개발된 센서는 글루코스의 산화에 대한 우수한 electrocatalytic properties와 고성능 센싱 성능을 보일 것으로 기대된다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
전기화학 센서의 용도는 무엇입니까? 전기화학 센서는 의료, 환경, 군사, 식품등의 다양한 분야에서 널리 사용되고 있으며, 의료 분야 중에서도 진단용 센서가 주류를 이루고 있는 실정이다. 가장 대표적인 진단용 센서의 예로는 혈액 내 글루코스를 검출할 수 있는 혈당 센서이며 현재 시판되고 있는 대부분의 혈당 센서들은 효소 기반의 전기화학 센서이다.
효소 기반의 전기화학 센서의 문제점을 해결하기 위한 방안은? 또한, 이런 효소 센서들은 오랜 시간 보관이 어려우며 냉장 보관을 해야 하는 등 보관상의 어려움이 있을 뿐 아니라, 센서의 불안정성의 문제도 발생하기도 한다. 따라서, 효소 센서들의 이런 문제들을 해결하기 위해 최근에는 효소를 사용하지 않는 비효소적 고성능 전기화학 센서에 대한 관심이 증가하는 추세이며 많은 연구자들은 센서의 성능을 향상시키기 위해 높은 비표면적과 우수한 electrocatalytic activity을 갖는 금속[2]이나 금속 산화물(또는 산화물 반도체)[3], CNTs[4], 전도성 고분자[5] 등을 이용하여 나노구조체 기반의 비효소적 센서 개발을 위해 노력 중이다.
효소와 같은 바이오 물질의 단점은 무엇입니까? 가장 대표적인 진단용 센서의 예로는 혈액 내 글루코스를 검출할 수 있는 혈당 센서이며 현재 시판되고 있는 대부분의 혈당 센서들은 효소 기반의 전기화학 센서이다. 효소와 같은 바이오 물질들은 전기 전열적 특성에 따라 전기화학적 신호의 검출이 어렵고[1] 열적, 화학적으로 매우 불안정하며, 쉽게 변이 및 활성 저하에 따라 시간이 지나면서 효소 기반 센서들의 성능에 심각한 문제들을 야기하기도 한다. 또한, 이런 효소 센서들은 오랜 시간 보관이 어려우며 냉장 보관을 해야 하는 등 보관상의 어려움이 있을 뿐 아니라, 센서의 불안정성의 문제도 발생하기도 한다. 따라서, 효소 센서들의 이런 문제들을 해결하기 위해 최근에는 효소를 사용하지 않는 비효소적 고성능 전기화학 센서에 대한 관심이 증가하는 추세이며 많은 연구자들은 센서의 성능을 향상시키기 위해 높은 비표면적과 우수한 electrocatalytic activity을 갖는 금속[2]이나 금속 산화물(또는 산화물 반도체)[3], CNTs[4], 전도성 고분자[5] 등을 이용하여 나노구조체 기반의 비효소적 센서 개발을 위해 노력 중이다.
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참고문헌 (20)

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