나노구조화된 금속막, 이의 제조방법 및 용도
Nanostructured Metal Layer, Method for Producing the Same, and the Uses Thereof
특허 요약
본 발명은 나노 다공성을 가지며 나노 구조화된 금속 막 및 이의 용도에 관한 것으로, 나노 다공성을 가지며 나노 구조화된 금속 막은 금속 나노 그레인(grain)이 불규칙적으로 응집되어 막의 두께 방향으로 뻗어나가는 줄기를 포함하는 형태로 나노 구조화되고, 줄기 간의 공극에 의해 나노 다공성을 갖는다.
청구항
번호청구항
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나노 구조화된 나노 다공성 금속 막으로,상기 금속 막은 금속 나노 그레인(grain)이 막의 면내(in-plane) 방향으로는 불규칙적으로 응집되나 막의 법선 방향(plane normal direction)으로 방향성 있는 응집이 이루어져, 금속 막의 하부면에서 하부면의 대향면인 상부면으로의 최단 거리 방향인 두께 방향으로 뻗어나가는 줄기를 포함하는 산호초 형상으로 나노 구조화되고,상기 금속 막은 상기 줄기 간의 공극에 의해 나노 다공성을 가지며,상기 금속 막의 하부면에서 상부면으로 갈수록 상기 공극의 크기가 감소하고,상기 금속 막의 금속은 FCC(Face Centered Cubic) 결정 구조를 가지며, 상기 금속 나노 그레인은 {111}, {110} 및 {100}에서 하나 이상 선택되는 저지수면의 파셋(facet)을 갖는, 금속 막.

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제 1항에 있어서,상기 금속 막의 RMS(root-mean-square) 거칠기는 200 내지 500nm인 금속 막.

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제 1항에 있어서,상기 막의 두께는 1 내지 5μm인 금속 막.

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제 1항에 있어서,상기 금속 나노 그레인의 평균 크기는 10 내지 50nm인 금속 막.

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제 1항에 있어서,상기 금속 막의 금속은 구리(Cu), 은(Ag), 팔라듐(Pd), 백금(Pt), 로듐(Rh) 및 금(Au)에서 하나 이상 선택되는 금속인, 금속 막.

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제 1항, 제 3항 내지 제 5항 및 제 7항 중 어느 한 항에 따른 금속 막을 작동 전극(working electrode)으로 포함하며,상기 작동 전극은 생물학적 샘플에 함유된 표적물질을 검출하는 것인, 전기화학적 바이오센서.

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제 8항에 있어서,상기 작동 전극은 하기 식 1을 만족하는 방오특성을 갖는 전기화학적 바이오센서.(식 1)Rct(20)/Rct(0) ≤ 1.5(식 1에서, Rct는 1 중량%의 소 혈청 알부민(BSA)을 함유하는 용액과의 접촉시 전하 이동 저항(charge transfer Resistance)이며, Rct(0)는 접촉 직후의 전하 이동 저항, Rct(20)은 접촉 후 20시간이 흐른 시점에서의 전하 이동 저항을 의미한다)

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제 8항에 있어서, 0 내지 50μM의 동일 몰 농도 범위로 페로시안화물/페리시안화물 레독스 페어를 함유하는 용액을 기준 용액으로 하여, 상기 기준 용액의 농도에 따른 산화 피크 전류값(μA・mm-2)의 기울기인 민감도는 10 μAmm-2mM-1 이상인 전기화학적 바이오센서.

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제 8항에 있어서, 상기 표적 물질은 암세포 유래 세포외 소포체를 포함하는 전기화학적 바이오센서.

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제 8항에 있어서, 상기 생물학적 샘플은 혈액, 혈청, 혈장, 눈물, 세비액, 소변, 침, 복강 세척액, 골반 내 유체액, 낭종액, 뇌척수막 액, 양수, 선액, 췌장액, 림프액, 흉수, 유두 흡인물, 기관지 흡인물, 활액 또는 뇌척수액인 전기화학적 바이오센서.

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생물학적 샘플에 함유된 질병 지표와 특이적으로 결합하는 캡쳐용 수용체로 기능화된 제 1항, 제 3항 내지 제 5항 및 제 7항 중 어느 한 항에 따른 금속 막을 작동 전극(working electrode)으로 포함하는 전극 부재가 위치하는 기판을 포함하는 검출 키트.

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제 13항에 있어서, 상기 검출 키트는, 샌드위치 결합을 형성하기 위한 검출용 수용체가 보관된 용기를 더 포함하는 검출 키트.

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제 8항에 따른 바이오센서를 이용한 질병 지표의 검출 방법.

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제 1항, 제 3항 내지 제 5항 및 제 7항 중 어느 한 항에 따른 금속 막을 포함하는 표면증강 라만 분광용 기판.

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금속 막의 나노구조화 방법으로,베이스 금속막에 4급 암모늄염인 양이온성 계면활성제, 염소 소스 및 상기 베이스 금속막의 금속과 동종의 금속을 함유하는 함염소화합물(chlorine-containing compound)인 금속전구체를 포함하는 시딩 용액을 접촉시키는 단계; 및하기 조건의 스텝 시간대전류법(step chronoamperometry)을 이용하여 상기 시딩 용액과 접촉하는 상기 베이스 금속막을 나노구조화 및 나노다공화하는 단계;를 포함하며,상기 금속막은 금속 나노 그레인(grain)이 막의 면내(in-plane) 방향으로는 불규칙적으로 응집되나 막의 법선 방향(plane normal direction)으로 방향성 있는 응집이 이루어져, 금속 막의 하부면에서 하부면의 대향면인 상부면으로의 최단 거리 방향인 두께 방향으로 뻗어나가는 줄기를 포함하는 산호초 형상으로 나노 구조화되고, 상기 줄기 간의 공극에 의해 나노 다공화되며 상기 금속 막의 하부면에서 상부면으로 갈수록 상기 공극의 크기가 감소되고,상기 금속 막의 금속은 FCC(Face Centered Cubic) 결정 구조를 가지며, 상기 금속 나노 그레인은 {111}, {110} 및 {100}에서 하나 이상 선택되는 저지수면의 파셋(facet)을 갖는, 금속 막의 나노구조화 방법:(조건)전압 인가시 단위 사이클 : 양의 전압(V+)과 음의 전압(V-)의 순차적 인가V+ 크기 및 V+ 인가 시간(t+): 1.0 내지 1.5V 및 0.5 내지 3msecV- 크기 및 V- 인가 시간(t-) : -1.0 내지 -1.5V 및 0.8t+ 내지 3t+단위 사이클 반복 횟수 : 10,000 내지 30,000회.

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제 17항에 있어서,상기 조건으로 스텝 시간대전류법이 수행된 후, 또는 마지막으로 인가되는 단위 사이클의 음의 전압 인가시, -1.0 내지 -1.5V의 전압이 5 내지 30sec 동안 인가되는 금속막의 나노구조화 방법.