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문제 정의
- 본 논문은 ECL반응을 혈당, 콜레스테롤용 바이오센서에 적용하기 위해 과산화수소의 농도와 전극 형태 및 면적을 변화시켜, 발생하는 빛의 세기를 전기적으로 측정하였다. 우선, 전극 형태는 가장 효율이 좋은 직사각형과 교차형을 선택하였으며, 전극 면적과 전극간의 거리를 변화시켜 빛의 세기를 측정하였고, 각 전극에 대해서 과산화수소의 농도를 변화시켜 빛의 세기를 측정하였다.
제안 방법
- 2(b)의 직사각형과 교차형의 제작된 전극을 이용해 ECL 특성을 측정하였다.
- 5mM, ImM, 2mM, 4mM, 6mM, 8mM, lOmM을 사용하여 측정하였다. 과산화수소는 각 농도에 따라 매회 20以씩 주입하여 각각의 전극에 따라 전류특성을 관찰하였다.
- 2nA/n血으로 나타났다. 그러므로, 전류가 교차형 전극보다 직사각형 전곡이 약 5.8배의 많은 전류가 흐르므로, 직사각형 전극 간의 거리를 200로 고정하고 전극 면적의 증가에 따른 전류 출력 특성을 살펴보았다. 또한, 직사각형 전극의 면적에 따라 과산화수소수 농도 변화에 따른 ECL 특성을 측정하였다.
- 구성도이다. 그림 3과 같이 제삭된 전극에 power supply를 연결하였으며, 포토다이오드의 출력 전류를 pA범위까지 측정하기 위해 potentiostat(EG&G Co.. 263A)을 이용해 전류를 측정하였다- 그림 4와 같이 구성된 측정 시스템을 이용하였으며 luminol 용액을 주입하기 위해 마이크로채널에서 사용되는 PDMS(po]ydimethylsHoxane}계열의 물질을 이용해 5師 지름의 원형 well을 제작하였다.
- 8배의 많은 전류가 흐르므로, 직사각형 전극 간의 거리를 200로 고정하고 전극 면적의 증가에 따른 전류 출력 특성을 살펴보았다. 또한, 직사각형 전극의 면적에 따라 과산화수소수 농도 변화에 따른 ECL 특성을 측정하였다.
- 본 논문에서 혈당, 콜레스테롤센서에 적용되는 과산화수소 검출방식인 ECL 특성을 과산화수소의 농도와 전극의 형태 및 면적 변화에 따른 빛의 세기의 변화를 포토다이오드의 출력 전류로 측정하였다.
- 본 논문에서는 ECL을 이용하여 과산화수소 농도와 전극에 따른 빛의 세기를 포토다이오드를 이용하여 전기적 에너지로 변환하여 농도를 검출하는 방식을 적용하였다.
- 설계한 패탄을 lift-off공정을 적용하여 전극 패턴을 형성하였다. 전극제작용 기판으로 2mm 두께의 soda-lime glass를 사용하였다.
- 우선, 전극 형태는 가장 효율이 좋은 직사각형과 교차형을 선택하였으며, 전극 면적과 전극간의 거리를 변화시켜 빛의 세기를 측정하였고, 각 전극에 대해서 과산화수소의 농도를 변화시켜 빛의 세기를 측정하였다.
- 전극 구조에 따른 특성, 전극간의 거리와 면적에 따른 특성을 조사하기 위해서 두 개의 구조로 설계하였다. 전극구조에 따른 특성의 경우 그림 2에서의 점선영역(3伽 X 2.
- 따른 광 전류특성 곡선이다. 전극간의 거리를 200例로 고정하고 전극 면적을 증가시켜 ECL 특성을 측정하였다. 그림 6에서 볼 수 있듯이 전극 면적이 증가함에 따라 전류가 선형적인 증가 특성을 나타내었다.
- 전극구조에 따른 특성의 경우 그림 2에서의 점선영역(3伽 X 2.8mm) 내부에 직사각형 (rectangular type)과 교차형 (interdigitated type)의 두 가지 전극을 설계하였다. 그리고 그림 2(a)의 직사각형의 전극 구조를 이용해 전극 간 거리 Di을 변화시킨 형태의 전극을 설계하였다.
- 000 A)/Ti(200 A) 를 증착하였다. 증착된 기판을 PR stripper< 이용해 6(TC에서 1시간동안 lift-off 공정을 수행하여 전극패턴을 제작하였다. 본 실험에서 설계.
- 건조 공정이 완료된 기판은 먼저 유리 기판에 photolithography 공정으로 포토레지스터 (photoresis^PR)희생층을 형성시킨 후 RF sputter 를 이용하여 금속박막 전극을 형성했다. 진공챔버 내의 기판 온도를 10(广C 로 유지시킨 훈 Pt(4.000 A)/Ti(200 A) 를 증착하였다. 증착된 기판을 PR stripper< 이용해 6(TC에서 1시간동안 lift-off 공정을 수행하여 전극패턴을 제작하였다.
대상 데이터
- 설계한 패탄을 lift-off공정을 적용하여 전극 패턴을 형성하였다. 전극제작용 기판으로 2mm 두께의 soda-lime glass를 사용하였다.
성능/효과
- 전류를 검출한 것이다. 두 그래프를 비교했을 때, 전극간의 거리가 100伽의 경우 직사각형의 전극 형태의 단위면적 당 전류 값이 7.03nA/n並인데 비해 교차형 전극은 1.2nA/irar의 특성을 나타내었다.
- 2M의 carbonate buffer solution으로 희석시켜 2mM의 luminol 용액을 만들었다. 또한, ECL 효율을 높이기 위해 lumin이의 활성도가 가장 높은 pH10을 유지하였다.
- 일정량의 용액 주입 시 발생되는 ECL의 경우 전극 면적이 넓어짐에 따라 전극에 의한 촉매반응이 보다 활발히 일어나므로 보다 빨리 포화(saturation)영역에도 달하는 것을 알 수 있었으며, 전극면적이 작아짐에 따라 순간적으로 발생되어지는 빛의 세기는 약하지만 전극 면적이 넓을 때에 비해 보다 더 일정 세기의 빛을 지속적으로 유지하는 특성을 나타내었다.
- 전극간의 거리를 100例로 유지시킨 후, 전극 형태에 따른 단위면적 당 전류는 직사각형의 전극알 때 7.03nA/i血이며, 교차형 전극은 1.2nA/n血으로 나타났다. 그러므로, 전류가 교차형 전극보다 직사각형 전곡이 약 5.
후속연구
- 향후, 동일 전극 면적에서 최대로 출력 전류를 얻기 위해 최적의 과산화수소의 농도와 전극간의 거리에 대한조건을 확립할 예정이다.
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