Topic 1. 전기분해법을 이용한 신개념 초정밀 pH 센서 개발 (1차년도) 전기분해법 기반 Pd 전극 저항 변화 pH 저항 센서 개발 (소자 안정화) ● Pd 전극의 안정성 확보를 위해 Pd의 들뜸 현상을 최소화하기 위한 buffer adhesion layer 형성을 통하여 전기분해법 기반 pH 저항 센서의 안정성 및 재현성 확보를 위한 연구를 수행하고자 함. ● 또한, pH 저항센서의 최적화된 소자구조 모델링을 통해 소자 구조 변화에 따른 인가전압과 화학포텐셜 관계에 대한 연구를 함께 수행하고자 함. (2차년도) 전기분해법 기반 Pd 게이트 일함수 변화 pH MOSFET 센서 개발 (신개념 센서 소자) ● MOSFET 소자에서 준문턱영역은 이상적인 경우 ~60 mV/dec의 S.S. 값을 갖게 되며, 이는 게이트 전극의 미세한 포텐셜 변화로도 커다란 전류의 변화를 기대할 수 있음. ● 이러한 접근을 통해 미세한 게이트의 포텐셜의 변화(~0.06V)로도 10배의 전류 변화를 감지할 수 있는 초정밀 pH 센서를 개발하고자 함. (△I→ △Vth → [H+] → pH) ● 이상적인 S.S.를 가지는 pH MOSFET 센서 제작을 위해 우수한 계면 특성을 가지는 2차원 원자막 소재로 Pd 게이트 MOSFET 소자를 제작하고 준문턱영역에서 전기분해법 pH 측정을 수행하고자 함. Topic 2. 혈액의 색채 감지용 초소형-고감도 광센서 모듈 개발 (1차년도) 초소형 고감도 광센서 개발 및 신뢰성 확보 (소자 최적화) ● 가시광 영역에서 반응할 수 있는 초고감도 센서 개발을 위해 다양한 소재군을 탐색하고, 다양한 파장의 광원을 이용하여 혈액의 색채 변화에 가장 민감하게 반응할 수 있는 측정 장치를 개발하고자 함. ● 초소형 고감도 광센서 개발을 위해 단결정의 저차원 나노소재 기반의 포토다이오드 및 포토트랜지스터와 같은 다양한 구조의 소자를 제작하고 센서 소자의 최적화 연구를 수행함. (2차년도) 혈액 모사용액 색채 감지 특성 연구 (성능 개선) ● 혈액의 투과 및 반사광을 측정함으로써 호흡성 요인에 따른 혈액 내에 존재하는 산소 또는, 이산화탄소 농도를 예측할 수 있는 초소형 센서 모듈을 개발하고자 함. ● 휴대 가능한 센서 구현을 위해 인버터 회로 기반 색채 감지용 전압 신호 센서 모듈을 개발하고자 함. ● 투명기판에 센서를 제작하여 가장 효율적인 (투과-반사광) 측정 장치 구성을 위한 연구를 진행함. Topic 3. LoC 기반의 pH 이상 증후 및 원인 분석을 위한 휴대용 진단키트 개발 (3차년도) 초소형 pH센서 및 광센서 모듈화를 통한 LoC 기반 휴대용 의료진단키트 개발 ● 1,2 차년도 연구를 통해 확보 가능한 pH MOSFET 센서와 혈액의 색채 감지용 광센서를 단일 기판에 제작하고, 혈액의 pH와 색채 감지의 신속, 정밀한 측정을 위해 PDMS 플루이딕 채널 기술을 바탕으로 모듈화된 두 센서에 혈액을 공급하는 Lab-on-a-chip(LoC) 기반의 휴대용 진단키트를 개발함. ● 개발된 pH 센서 및 혈액 색채 감지용 LoC 기반 진단키트를 이용하여 수집된 정보를 바탕으로 pH 분석 및 의공학적 수치해석을 통해 4가지 형태의 pH 이상증후(산증, 알카리증) 및 원인진단 (대사성, 호흡성) 성능 및 신뢰성 평가를 진행하고자 함.