광운대 이지훈 교수팀, JCR 분야 3위 과학전문지에 논문 게재

광운대학교는 최근 전자공학과 이지훈(사진 오른쪽) 교수 연구팀이 메타표면 기반 은나노쉘 팔라듐코어 하이브리드입자 기술을 적용, 4-ATP(4-Aminothiophenol) and CV(crystal violet) 하이브리드 표면강화 라만산란법(SERS)의 응답성을 월등히 향상하는 데 성공했다고 28일 밝혔다.

표면강화 라만산란법(Surface-enhanced Raman spectroscopy, SERS)이라고도 불리는 '표면강화 라만분광법'은 아주 적은 분자량 또는 분자농도에서도 분자 물질을 인식하고 검출하는 탁월한 분석·센싱 기술이다.

이는 분석물의 매우 약한 라만 신호를 크게 향상할 수 있는 고급 분석 기술로 화학종 식별, 환경 모니터링, 바이오 센서, 임상 진단 및 식품 안전과 같은 다양한 연구 분야에서 응용되고 있다.

연구진은 메타표면 하이브리드 입자 기반의 표면강화 SERS 플랫폼에 4-ATP와 CV 분자의 라만 진동을 향상하기 위한 CM(chemical mechanism)과 EM(electromagnetic mechanism) 두 가지 강화법을 적용했다.

먼저 그레핀(Graphene) 컨텀닷(quantum dot, QD) GQD 입자와 4-ATP, CV 분자를 초음파로 처리해 시약을 합성했다. 이후 새롭게 개발된 메타표면 기반 은나노쉘 팔라듐코어 하이브리드 나노입자에 적용해 하이브리드 표면강화 SERS를 구현했다.

코어쉘 은나노쉘 팔라듐코어 하이브리드 나노입자는 고유한 국소 표면 플라즈몬 공명(LSPR)을 통해 EM을, GQD 나노입자는 풍부한 활성 부위와 전하 이동을 통해 CM을 향상했다.

이번 연구의 연구진은 Rutuja Mandavkar(박사과정, 광운대 제1저자), Shusen Lin(석박통합과정, 광운대), Sanchaya Pandit(석사과정, 광운대), Rakesh Kulkarni(박사과정, 광운대), Shalmali Burse(박사과정, 광운대), Md Ahasan Habib(박사과정, 광운대), Sundar Kunwar(수석연구원, 미국 로스알라모스 국립연구소, Los Alamos National Laboratory), 이지훈 교수(광운대 - 교신저자) 등으로 구성됐다.

지난 2020년 광운대 전자공학과 박사과정으로 입학해 3년 차 박사과정을 밟고 있는 루투자(사진 왼쪽) 씨는 다수의 연구에 참여해 주저자 및 공저자로 논문을 출판했다.

한편 이번 연구는 한국연구재단과 교육부가 추진하는 BK-21, 중점연구소 지원사업과 광운대의 지원을 바탕으로 진행됐다.

연구결과는 과학전문지 'SURFACES AND INTERFACES'(JCR MATERIALS SCIENCE, COATINGS & FILMS 카테고리 Q1, 분야 순위 3위, Impact Factor: 6.137) 2022년 07월 호에 'Hybrid SERS platform by adapting both chemical mechanism and electromagnetic mechanism enhancements: SERS of 4-ATP and CV by the mixture with GQDs on hybrid PdAg NPs'라는 제목으로 게재됐다.