[논문]요소센서를 위한 은/염화은 박막 기준전극의 특성

진준형; 강철구; 강문식; 민남기; 홍석인

[국내논문] 요소센서를 위한 은/염화은 박막 기준전극의 특성
Characteristics of Ag/AgCl Thin Film Reference Electrode in Urea Sensors 원문보기

진준형 (고려대학교) , 강철구 (고려대학교) , 강문식 (고려대학교) , 민남기 (고려대학교) , 홍석인 (고려대학교)

전위차 측정형 바이오 센서는 기준전극에 대한 센서 전극의 전기화학적 전위를 정확하게 측정하여야 하므로 기준전극의 안정성이 매우 중요하다. 기준전극의 전위는 전해질 용액 내의 염소 음이온 농도에 영향을 받으나 다행히도 혈액 내의 염소 음이온 농도는 거의 변화가 없으므로 혈액 속에서의 은/염화은 기준전극의 전위도 거의 변화가 없다. 본 연구에서는, 사진석판 (Photolithography) 공정을 이용하여 실리콘 표면 및 다공질 실리콘 표면에 은/염화은 박막 기준전극을 제작하고 시료 용액에서의 drift, 안정성, 재현성 등에 대한 특성을 고찰하였고, SEM, AES, EDX 스펙트럼 등을 이용하여 전극의 표면을 분석하였다. 시료 용액의 염소 음이온 농도를 $10^{-4}$M에서 1M까지 변화시켜가며 기준 전극의 전위를 측정한 결과 약 50mV/pCl의 기울기를 얻었으며 이것은 Nernst식을 잘 따르는 결과이다.

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문제 정의

본 논문에서는 반도체를 이용한 마이크로 바이오 센서에 응용하기 위한 기초 실험으로서, PS 표면에 Ag/AgCI TFRE를 형성시키고 Scanning Electron Microscopy (SEM). Auger Electron Spectroscopy (AES), Energy Dispersive X-ray Spectroscopy (EDX)를 이용한 표면 분석 및 염소 음이온의 농도에 따른 전극 전위의 특성을 고찰하였다.

제안 방법

(SEM). Auger Electron Spectroscopy (AES), Energy Dispersive X-ray Spectroscopy (EDX)를 이용한 표면 분석 및 염소 음이온의 농도에 따른 전극 전위의 특성을 고찰하였다.
PS을 이용하여 안정적이고 재현성 있는 Ag/AgCl TFRE를 제작하였다. TFRE의 문제점으로 지적되어온 염화은의 용출 문제를 PS을 전극 기질로 이용함으로써 해결하였으며, 제작된 TFRE의 염소 음이온 농도에 따른 전극 전위 특성은 약 50mV/pC로서 Nernst 식을 잘 따르는 결과를 얻었다.
p-type 실리콘웨이퍼를 작업전극(산화전극)으로 하여 전기화학적 방법으로 PS 층을 형성시켰다. 전해질 용액의 조성은 부피비로 HF(48%) : C.

대상 데이터

p-type 실리콘웨이퍼를 작업전극(산화전극)으로 하여 전기화학적 방법으로 PS 층을 형성시켰다. 전해질 용액의 조성은 부피비로 HF(48%) : C.H₅OH(95%) : 2차증류수 = 1 : 2 : 1 이었으며 고순도(99.99%)의 백금전극을 상대전극(환원전극)으로 사용하였다. 시간 300초, 전류밀도 5mA/cm²-S] 일정전류를 흘려주는 조건에서 PS을 형성시킨 결과 지름 2 m, 깊이는 약 10“m의 매우 균일한 PS 층이 형성되었다.

성능/효과

99%)의 백금전극을 상대전극(환원전극)으로 사용하였다. 시간 300초, 전류밀도 5mA/cm²-S] 일정전류를 흘려주는 조건에서 PS을 형성시킨 결과 지름 2 m, 깊이는 약 10“m의 매우 균일한 PS 층이 형성되었다. 그림 1에 전기화학적 방법으로 PS 형성 후 얻은 SEM 사진을 보였다.
염소 음이온의 농도를 10~4m에서 1M까지 변화시켜가며 연속적으로 3차례 전극 전위의 특성 곡선을 얻온결과 염소 음이온의 농도가 10-4M의 저농도일 때 약간 drift되는 현상이 있을 뿐 그 이외의 영역에서는 재현성이 우수하였다. 기울기를 계산한 결과 약 50mV/pCl- 의 특성 곡선 기울기를 얻었으며 이것은 Nernst 식을잘 따르는 결과라고 할 수 있다.
염소 음이온의 농도를 10~4m에서 1M까지 변화시켜가며 연속적으로 3차례 전극 전위의 특성 곡선을 얻온결과 염소 음이온의 농도가 10-4M의 저농도일 때 약간 drift되는 현상이 있을 뿐 그 이외의 영역에서는 재현성이 우수하였다. 기울기를 계산한 결과 약 50mV/pCl- 의 특성 곡선 기울기를 얻었으며 이것은 Nernst 식을잘 따르는 결과라고 할 수 있다. 더욱이, TFRE의 최대 문제점이던 염화은의 용출 문제를 PS을 이용함으로써 해결하여 안정적이고 재현성 있는 TFRE를 제작하였다는데 의의가 매우 크다.
제작하였다. TFRE의 문제점으로 지적되어온 염화은의 용출 문제를 PS을 전극 기질로 이용함으로써 해결하였으며, 제작된 TFRE의 염소 음이온 농도에 따른 전극 전위 특성은 약 50mV/pC로서 Nernst 식을 잘 따르는 결과를 얻었다. 각종 효소 센서 및 DNA 칩 등 생물 의학 분야에서 Ag/AgCl TFRE의 폭 넓은 응용이 기대된다.

후속연구

TFRE의 문제점으로 지적되어온 염화은의 용출 문제를 PS을 전극 기질로 이용함으로써 해결하였으며, 제작된 TFRE의 염소 음이온 농도에 따른 전극 전위 특성은 약 50mV/pC로서 Nernst 식을 잘 따르는 결과를 얻었다. 각종 효소 센서 및 DNA 칩 등 생물 의학 분야에서 Ag/AgCl TFRE의 폭 넓은 응용이 기대된다.

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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