초록 ▼

지난 3년간(2013. 06. 01 - 2016. 05. 31)의 "금속 산화물 일차원 나노구조를 이용한 제어가능한광 응답 신호증폭용 hotspot의 구현 연구"과제 수행을 통하여 금속을 사용하지 않고 산화물 일차원 나노선 및 나노콘을 이용, 1000배에 달하는 라만산란 신호의 증강을 이루어 내었다.
이를 위해서는 사용하는 나노선의 특성을 정확히 규정하는 것이 선결 조건이었다. 본 연구를 통하여 나노선의 특성을 결정하는 구조정보를 진공 조건에서 측정해야 하는 TEM을 사용하지 않고 상온, 상압 조건에서 편광라만산란 측정으로 얻

지난 3년간(2013. 06. 01 - 2016. 05. 31)의 "금속 산화물 일차원 나노구조를 이용한 제어가능한광 응답 신호증폭용 hotspot의 구현 연구"과제 수행을 통하여 금속을 사용하지 않고 산화물 일차원 나노선 및 나노콘을 이용, 1000배에 달하는 라만산란 신호의 증강을 이루어 내었다.
이를 위해서는 사용하는 나노선의 특성을 정확히 규정하는 것이 선결 조건이었다. 본 연구를 통하여 나노선의 특성을 결정하는 구조정보를 진공 조건에서 측정해야 하는 TEM을 사용하지 않고 상온, 상압 조건에서 편광라만산란 측정으로 얻어내는 기술을 확보하였고 이를 TEM 결과와 비교, 상대적으로 용이하게 수행 가능한 라만산란 결과를 완전히 신뢰할 수 있음을 밝혔다.
또한, 덩어리(bulk) 반도체 합금(alloy)에서 주로 사용되는 특정 포논모드의 주파수 vs. 조성관계가 산화물 나노선의 characterization에도 안정적으로 이용될 수 있음을, 즉 stoichiometry 정보를 spectroscopically 안정적으로 얻어낼 수 있음을 보였으며 나아가 phonon dispersion 정보를 분석함으로써 disorder의 종류까지 알아낼 수 있음을 보였다. 이렇듯, ambient 조건에서 산화물 일차원 나노구조의 특성을 안정적으로 측정함으로서 확실히 특성을 알 수 있는, 즉 제어 가능성이 높은 산화물 일차원 구조를 이용하는 조건을 확보하였고 이를 이용하여, 결국 라만산란 증강 신호를 얻어내게 된 것이다.
체계적 실험을 통하여 라만산란 신호의 증강이 현재 알려진 표면증강 라만산란 메커니즘만으로는 설명할 수 없음을 밝혔다. 특히 기존의 증강은 대부분 표면 플라즈몬 공진현상으로 설명되지만 본 결과는 표면 플라즈몬 및 그 공진과 전혀 무관하며 일차원 구조체의 기하학적 모양에 크게 의존함을 알아내었다. FDTD 계산을 통하여 이는 단순한 피뢰침 효과가 아니고 dielectric antenna 및 waveguiding 효과에 의한 것임을 추정할 수 있었는데 이는 산화물 나노선으로부터 측정된 첫 번째 결과이다. 현재 후속 연구가 계속 진행중으로 조만간 더 높은 증강효과를 가지는 구조로부터의 결과가 기대된다. 이를 위하여 후보 물질군의 탐색과 최적화된 구조의 설계를 위한 노력이 계속되고 있다.
본 연구결과를 응용하여 산화물 반도체, 즉 비금속 반도체 물질을 이용한 라만산란 신호의 증폭 현상을 야기시키고, 설명하며 제어할 수 있을 것으로 예상되어 미량 물질 측정 및 빛-물질 상호작용 연구 분야에 큰 전기를 마련할 수 있을 것으로 기대된다.
(출처:요약문 4p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 목차 ... 3
• Ⅰ. 연구결과 요약문 ... 4
• Ⅱ. 연구내용 및 결과 ... 5
• 1. 연구과제의 개요 ... 5
• 2. 국내외 기술개발 현황 ... 5
• 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 6
• 4. 목표 달성도 및 관련 분야에의 기여도 ... 7
• 5. 연구결과의 활용계획 ... 7
• 6. 연구과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 7
• Ⅲ. 연구성과 ... 8
• 끝페이지 ... 12