광운대 이지훈 교수팀, '라만산란법 응답성 향상 기술' 개발

광운대학교는 최근 전자공학과 이지훈 교수가 전자공학과 슈센린 석박통합과정 연구원(제1저자)과 함께 메타표면 기반 금나노쉘 백금코어 하이브리드 입자 기술을 적용해 메틸렌 블루(methylene blue, MB) 표면강화 라만산란법(SERS)의 응답성을 향상시키는데 성공했다고 22일 밝혔다.


이를 통해 향후 바이오센서 및 임상진단 분야에서 극도로 낮은 양의 바이러스를 측정하고, 초기 감염 확인과 신속진단 평가에 기여할 수 있을 것으로 기대된다.

표면강화 라만분광법은 표면강화 라만산란법(Surface-enhanced Raman Spectroscopy, SERS)으로도 불린다. 극도로 낮은 분자 농도에서도 분자와 물질을 인식·검출하는 분석·센싱 기술이다.

표면강화 라만분광법은 분석물의 매우 약한 라만 신호를 크게 향상시킬 수 있는 고급 분석 기술이다. 바이오 센서, 임상 진단, 화학종 식별, 환경 모니터링, 식품 안전 등 다양한 연구 분야에서 활용되고 있다.

이 교수팀은 메타표면 기반의 하이브리드 표면강화 SERS 플랫폼을 통해 메틸렌 블루((MB) 분자의 라만진동을 강화하기 위해 두 가지 방법을 제안했다. 우선 시약은 이황산 몰리브덴(MoS2) 나노혈소판(nanoplatelets) 입자와 메틸렌 블루(MB)의 분자를 초음파 처리(ultrasonication) 과정으로 통합했다. 새롭게 개발된 메타표면 기반 금나노쉘 백금코어 하이브리드 입자에 적용해 하이브리드 표면강화 SERS를 구현했다.


코어쉘 금-백금 하이브리드 나노입자는 고유한 듀얼스텝 고체상태 습윤방법에 의해 제조됐다. 이황산 몰리브덴 나노입자는 풍부한 활성 부위로 충분한 전하 이동을 제공했다.

또한 메타표면 기반 금나노쉘 백금코어 하이브리드 입자 기술을 적용해 향상된 바이오 센싱 성능을 구현했다. 금나노쉘 백금코어 하이브리드 입자와 이황화 몰리브덴 나노혈소판 하이브리딩 기술을 적용해 극소량의 분자를 감지할 수 있도록 소자 감도를 월등히 향상시켰다.

이번 연구는 한국연구재단과 교육부가 추진하는 BK-21, 중점연구소, 중견연구자 지원사업과 광운대의 지원으로 수행됐다.

연구 결과는 과학전문지 Advanced Materials Interfaces(Impact Factor: 6.147) 2021년 11월 09일자 Volume 8에 'Hybridization of 2-D MoS2 nanoplatelets and PtAu hybrid nanoparticles for the SERS enhancement of methylene blue'라는 제목으로 게재됐다. 또한 Volume 8, issue 21 저널 커버로 선정됐다.