광운대, 듀얼 하이브리드 표면강화 라만분광법 시스템 개발

광운대학교는 최근 전자공학과 이지훈(사진 오른쪽) 교수·루투자(사진 왼쪽) 박사과정 연구원(제1저자)이 메타표면 코어쉘 구조 금-백금 하이브리드 나노입자에 이황산 몰리브덴 나노입자 블렌딩 기술을 적용한 듀얼 표면강화 라만분광법(SERS) 시스템을 개발했다고 15일 밝혔다.

이를 통해 향후 바이오센서 및 임상 진단 분야에서 극도로 낮은 양의 바이러스를 측정하고 초기 감염 확인 및 신속진단 평가가 이뤄질 것으로 기대된다.

표면강화 라만분광법 또는 표면강화 라만산란법(Surface-enhanced Raman spectroscopy, SERS)은 극도로 낮은 분자 농도에서도 분자와 물질을 인식·검출할 수 있는 분석·센싱 기술이다. 표면강화 라만분광법은 분석물의 매우 약한 라만 신호를 크게 향상시킬 수 있는 고급 분석 기술로, 바이오 센서, 임상 진단, 화학종 식별, 환경 모니터링 및 식품 안전 등 다양한 연구 분야에서 널리 사용되고 있다.

이 교수 연구팀을 새롭게 제안된 하이브리드 듀얼 표면강화 라만분광법 플랫폼을 이용해 향상된 바이오 센싱 성능을 구현했다. 또 하이브리드 나노입자와 이황화 몰리브덴 나노입자 블랜딩 기술을 적용해 극소량의 분자를 감지할 수 있도록 소자 감도를 향상시켰다.

하이브리드 듀얼 SERS 소자의 성능 향상은 고밀도의 배경 금 나노입자와 금-백금 하이브리드 나노입자의 독특한 코어쉘 구조를 이용했다. 코어쉘 금-백금 하이브리드 나노입자 (HNP)는 고농도의 전자기 핫스팟을 제공할 수 있도록 듀얼스텝 고체상태 습윤방법에 의해 제조됐다. 이황산 몰리브덴 나노입자의 블렌딩 기술 적용으로 풍부한 활성 부위 및 충분한 전하 이동경로를 제공했다.

이번 연구는 한국연구재단과 교육부가 추진하는 BK-21, 중점연구소, 중견연구자 지원사업과 광운대학교의 지원으로 수행됐다. 연구 결과는 과학전문지 Journal of Materials Science & Technology (IF: 8.067, JCR 카테고리 분야 상위 3.75 % (분야 3위) Q1 METALLURGY & METALLURGICAL ENGINEERING) 2021년 10월 6일자 온라인 판에 'Dual-Step hybrid SERS scheme through the blending of CV and MoS2 NPs on the AuPt core-shell hybrid NPs'의 제목으로 게재됐다.