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쌀알보다 작지만 민감도 1000배 높아진 '나노센서' 나왔다

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2019년 03월 13일 13:45 프린트하기

연구팀이 개발한 나노 금속센서는 제작 방법이 간단하고 비용이 적게 든다는 것이 장점이다. 사진제공 한국연구재단
연구팀이 개발한 나노 금속센서는 제작 방법이 간단하고 비용이 적게 든다는 것이 장점이다. 사진제공 한국연구재단

국내 연구팀 머리카락의 마약 성분을 검출하거나 폭발물을 탐지하고 위조지폐를 식별하는 다용도 나노 센서 기술을 개발했다. 쌀알보다도 작은 크기지만, 검출 속도와 정확도를 기존 기술보다 최대 1000배 높였다.


한국연구재단은 강태욱 서강대 교수와 장지한, 이재경 연구원, 허동은 미국 펜실베이니아대 교수팀이 다양한 제품 표면에 금속으로 된 나노센서를 붙이는 방법으로 다양한 화학 성분을 빠르게 검출하는 나노센서를 개발했다고 13일 밝혔다.


나노센서는 나노미터 크기의 광학 금속 센서를 이용해 유해가스를 검출하거나 분자를 검출하는, 총 크기가 0.1~0.2mm 수준의 소형 센서다. 제작이 복잡하다는 점이 상용화를 가로막는 단점으로 꼽혀왔다. 연구팀은 가늘고 긴 관 내부에서 금속 나노입자들이 중력에 의해 자유롭게 이동하는 현상을 이용해 마치 도장처럼 금속 나노센서를 반복해 찍는 기술을 개발했다. 


제작 방법은 간단하다. 먼저 물 위에 나노입자를 뿌린다. 그러면 마치 물 위에 금속 나노입자가 얇게 한 층으로 퍼져 면을 형성한다. 유리관으로 평면을 이룬 이 나노입자를 분리한 뒤, 모세관현상을 이용해 유리관으로 물을 빨아들이면 입자 평면이 분리된다. 이후 원하는 위치에 가서 유리관을 뒤집으면 금속 나노센서가 부착된다다.

 

금속 나노센서는 다양한 표면에 쉽게 부착할 수 있다. 왼쪽부터 쌀알에 붙인 사례, 잎 표면에 붙인 사례, 직물 위에 붙인 사례다. 사진제공 한국연구재단
금속 나노센서는 다양한 표면에 쉽게 부착할 수 있다. 왼쪽부터 쌀알에 붙인 사례, 잎 표면에 붙인 사례, 직물 위에 붙인 사례다. 사진제공 한국연구재단

이 기술로 만든 금속 나노센서는 센서를 부착하는 표면이 고른지 여부와 상관없이 제작이 가능했다. 또 조작이 간편해 센서 크기도 자유롭게 조절할 수 있었다. 표면의 화학적 성질과 상관 없이 부착시킬 수 있었다. 무엇보다 제작에 이용되는 유리관이 값싸고 흔한 제품으로, 제작비가 크게 낮아졌다.


연구팀은 이 센서의 성능을 검증하기 위해 다양한 물체의 표면에 부착해 시험했다. 센서를 오렌지와 쌀알 표면에 입힌 뒤 살충제 성분을 검출하는 데 성공했고, 의류와 머리카락에 부착해 마약류 성분을 탐지했다. 지폐 표면에 붙여 위조지폐를 판별하는 데에도 활용할 수 있다는 사실도 확인했다. 검출 속도는 수 초 이내로 빨랐다. 특히 이 기술을 가늘고 작은 미세유체채널과 연동해 사용하면 기존의 검출기보다 약 1000배 더 민감하게 화학 물질을 탐지할 수 있었다.


강태욱 교수는 ”식품 안정성 평가 등 현장에서빠르게 유해물질을 검사할 때 활용할 수 있을 것”이라고 말했다.


연구 결과는 나노 분야 국제학술지 ‘나노 레터스’ 2월 27일자에 발표됐다.
 

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