단일층 MoS2 박막을 포함하는 SERS 소자 및 그 제조 방법, 및 이를 이용한 단백질의 정량 분석 방법
SERS Chip Containing Monolayer MoS2 Film and Method for Manufacturing the same, and Method for Quantitative Analysis of Proteins using the same
특허 요약
단일층 MoS 2 박막을 포함하는 SERS 소자 및 그 제조 방법, 및 이를 이용한 단백질의 정량 분석 방법이 제시된다. 일 실시예에 따른 단일층 이황화몰리브덴(Molybdenum Disulfide, MoS 2 ) 박막을 포함하는 SERS 소자는, 단일층으로 균일하게 도포된 MoS 2 박막; 및 상기 MoS 2 박막 상에 은 나노와이어 층이 수직으로 교차되게 배열되어 복수개의 층이 적층되는 은 나노 격자 구조체를 포함하여 이루어질 수 있다.
청구항
번호청구항
1

단일층 이황화몰리브덴(Molybdenum Disulfide, MoS2) 박막을 포함하는 표면 증강 라만 산란 효과(Surface Enhanced Raman Scattering, SERS) 소자에 있어서, 단일층으로 균일하게 도포된 MoS2 박막; 및 상기 MoS2 박막 상에 은 나노와이어 층이 수직으로 교차되게 배열되어 복수개의 층이 적층되는 은 나노 격자 구조체를 포함하는, SERS 소자.

2

제1항에 있어서,상기 MoS2 박막은, 유기금속 기상 화학 증착법(Metal-organic chemical vapor deposition, MOCVD)을 이용하여 제조되는 것을 특징으로 하는, SERS 소자.

3

제1항에 있어서,상기 MoS2 박막은, 소정 이상의 증기압을 가진 유기금속화합물 전구체를 반응로 내부에 기상으로 공급하여 합성하는 것을 특징으로 하는, SERS 소자.

4

제3항에 있어서,상기 유기금속화합물 전구체는, 금속 전구체로 Mo(CO)6(Molybdenum Hexacarbonyl)을 사용하고, 칼코겐 전구체로 (C2H5)2S(Diethyl Sulfide)을 사용하는 것을 특징으로 하는, SERS 소자.

5

제1항에 있어서,상기 은 나노 격자 구조체는, 열-보조 나노전사 프린팅(Thermally-assisted nanotransfer printing, T-nTP)을 이용하여 제조되는 것을 특징으로 하는, SERS 소자.

6

제1항에 있어서,상기 은 나노 격자 구조체는, 실리콘 마스터 몰드를 준비하고 PMMA(Poly methyl methacrylate) 용액을 그 위에 스핀코팅하여 패턴을 복제하고, TR 테이프(thermal release tape)를 평평하게 부착 후 탈착하여 PMMA 복제품(replica)을 상기 TR 테이프에 전사시킨 후, 은을 각도 증착시키면 은이 메사(mesa) 부분에만 증착되어, 은 나노와이어가 수평 배열된 형태의 은 나노와이어 구조체를 획득하고, 상기 은 나노와이어 구조체를 임의의 기판과 부착시킨 다음, 열과 압력을 가하여 TR 테이프의 접착력이 사라짐에 따라 은 나노와이어와 PMMA 잔여물만 상기 기판으로 전사시킨 후, 상기 기판을 세척하여 상기 PMMA 잔여물을 제거하여, 상기 은 나노와이어만 전사된 기판을 획득하고, 상기 기판으로 전사시킨 후 상기 은 나노와이어만 전사된 기판을 획득하는 열 보조 전사 과정을 적어도 두 번 이상 수행하여, 각각의 은 나노와이어 층끼리 수직으로 교차되게 함에 따라 상기 기판 위에 3D 형태의 은 나노 격자 구조체가 형성되는 것을 특징으로 하는, SERS 소자.

7

제1항에 있어서,상기 SERS 소자는, MOCVD와 T-nTP 공법을 결합하여 제조됨에 따라 일관성 있는 소자 제조가 가능한 것을 특징으로 하는, SERS 소자.

8

제1항에 있어서,상기 SERS 소자는, 상기 MoS2 박막을 기판 맨 아래층에 위치시켜 내재 표준 물질로 활용하여, 체내 단백질의 농도에 따른 MoS2 신호 세기 측정을 통해 단백질을 정량 분석하는 것을 특징으로 하는, SERS 소자.

9

컴퓨터 장치에 의해 수행되는 단일층 이황화몰리브덴(Molybdenum Disulfide, MoS2) 박막을 포함하는 표면 증강 라만 산란 효과(Surface Enhanced Raman Scattering, SERS) 소자의 제조 방법에 있어서, 단일층으로 균일하게 도포된 MoS2 박막을 준비하는 단계; 및 상기 MoS2 박막 상에 은 나노와이어 층이 수직으로 교차되게 배열되어 복수개의 층이 적층됨에 따라 은 나노 격자 구조체를 형성하는 단계를 포함하는, SERS 소자의 제조 방법.

10

제9항에 있어서,상기 MoS2 박막을 준비하는 단계는, 유기금속 기상 화학 증착법(Metal-organic chemical vapor deposition, MOCVD)을 이용하여 상기 MoS2 박막을 제조하는 것을 특징으로 하는, SERS 소자의 제조 방법.

11

제9항에 있어서,상기 MoS2 박막을 준비하는 단계는, 소정 이상의 증기압을 가진 유기금속화합물 전구체를 반응로 내부에 기상으로 공급하여 합성하는 것을 특징으로 하는, SERS 소자의 제조 방법.

12

제11항에 있어서,상기 유기금속화합물 전구체는, 금속 전구체로 Mo(CO)6(Molybdenum Hexacarbonyl)을 사용하고, 및 칼코겐 전구체로 (C2H5)2S(Diethyl Sulfide)을 사용하는 것을 특징으로 하는, SERS 소자의 제조 방법.

13

제9항에 있어서,상기 은 나노 격자 구조체를 형성하는 단계는, 열-보조 나노전사 프린팅(Thermally-assisted nanotransfer printing, T-nTP)을 이용하여 상기 은 나노 격자 구조체를 제조하는 것을 특징으로 하는, SERS 소자의 제조 방법.

14

제9항에 있어서,상기 은 나노 격자 구조체를 형성하는 단계는, 실리콘 마스터 몰드를 준비하고 PMMA(Poly methyl methacrylate) 용액을 그 위에 스핀코팅하여 패턴을 복제하는 단계; TR 테이프(thermal release tape)를 평평하게 부착 후 탈착하여 PMMA 복제품(replica)을 상기 TR 테이프에 전사시킨 후, 은을 각도 증착시키면 은이 메사(mesa) 부분에만 증착되어, 은 나노와이어가 수평 배열된 형태의 은 나노와이어 구조체를 획득하는 단계; 상기 은 나노와이어 구조체를 임의의 기판과 부착시킨 다음, 열과 압력을 가하여 TR 테이프의 접착력이 사라짐에 따라 은 나노와이어와 PMMA 잔여물만 상기 기판으로 전사시키는 단계; 상기 기판을 세척하여 상기 PMMA 잔여물을 제거하여, 상기 은 나노와이어만 전사된 기판을 획득하는 단계; 및 상기 기판으로 전사시키는 단계 및 상기 은 나노와이어만 전사된 기판을 획득하는 단계의 열 보조 전사 과정을 적어도 두 번 이상 수행하여, 각각의 은 나노와이어 층끼리 수직으로 교차되게 함에 따라 상기 기판 위에 3D 형태의 은 나노 격자 구조체가 형성되는 단계를 포함하는, SERS 소자의 제조 방법.

15

제9항에 있어서,상기 SERS 소자는, MOCVD와 T-nTP 공법을 결합하여 제조됨에 따라 일관성 있는 소자 제조가 가능한 것을 특징으로 하는, SERS 소자의 제조 방법.

16

제9항에 있어서,상기 SERS 소자는, 상기 MoS2 박막을 기판 맨 아래층에 위치시켜 내재 표준 물질로 활용하여, 체내 단백질의 농도에 따른 MoS2 신호 세기 측정을 통해 단백질을 정량 분석하는 것을 특징으로 하는, SERS 소자의 제조 방법.

17

컴퓨터 장치에 의해 수행되는 단일층 이황화몰리브덴(Molybdenum Disulfide, MoS2) 박막을 포함하는 표면 증강 라만 산란 효과(Surface Enhanced Raman Scattering, SERS) 소자를 이용한 단백질의 정량 분석 방법에 있어서, 단일층의 MoS2 박막을 기판 맨 아래층에 위치시켜 내재 표준 물질로 활용하여, 체내 단백질의 농도에 따른 MoS2 신호 세기 측정을 통해 단백질을 정량 분석하는 단계를 포함하는, 단백질의 정량 분석 방법.

18

제17항에 있어서, 단일층으로 균일하게 도포된 MoS2 박막을 준비하는 단계; 및 상기 MoS2 박막 상에 은 나노와이어 층이 수직으로 교차되게 배열되어 복수개의 층이 적층됨에 따라 은 나노 격자 구조체를 형성하는 단계를 더 포함하는, 단백질의 정량 분석 방법.

19

제18항에 있어서,상기 MoS2 박막을 준비하는 단계는, 소정 이상의 증기압을 가진 유기금속화합물 전구체를 반응로 내부에 기상으로 공급하여 합성하는 것을 특징으로 하는, 단백질의 정량 분석 방법.

20

제18항에 있어서,상기 은 나노 격자 구조체를 형성하는 단계는, 실리콘 마스터 몰드를 준비하고 PMMA(Poly methyl methacrylate) 용액을 그 위에 스핀코팅하여 패턴을 복제하는 단계; TR 테이프(thermal release tape)를 평평하게 부착 후 탈착하여 PMMA 복제품(replica)을 상기 TR 테이프에 전사시킨 후, 은을 각도 증착시키면 은이 메사(mesa) 부분에만 증착되어, 은 나노와이어가 수평 배열된 형태의 은 나노와이어 구조체를 획득하는 단계; 상기 은 나노와이어 구조체를 임의의 기판과 부착시킨 다음, 열과 압력을 가하여 TR 테이프의 접착력이 사라짐에 따라 은 나노와이어와 PMMA 잔여물만 상기 기판으로 전사시키는 단계; 상기 기판을 세척하여 상기 PMMA 잔여물을 제거하여, 상기 은 나노와이어만 전사된 기판을 획득하는 단계; 및 상기 기판으로 전사시키는 단계 및 상기 은 나노와이어만 전사된 기판을 획득하는 단계의 열 보조 전사 과정을 적어도 두 번 이상 수행하여, 각각의 은 나노와이어 층끼리 수직으로 교차되게 함에 따라 상기 기판 위에 3D 형태의 은 나노 격자 구조체가 형성되는 단계를 포함하는, 단백질의 정량 분석 방법.