모세관을 이용한 초간편 나노센서 개발

다양한 제품에서 마약, 폭발물, 살충제 등 검출에 활용 

모세관 현상을 이용한 초간편 나노센서 제작기술 가느다란 관이 물을 빨아들이는 ‘모세관 현상’을 활용한 고감도 금속 나노센서 제작기술의 모식도임. 모세관이 빨아들인 물이 모세관 내부에서 중력에 의해 자유자재로 이동하는 현상에서 착안하여 다양한 제품 표면에 금속 나노센서를 도입함.

실험실 안의 나노센서가 실생활의 마약 검사, 폭발물 감지, 유해식품 감별, 위조지폐 식별에 사용될 수 있도록 한 단계 발전되었다.

서강대 강태욱 교수, 미국 펜실베니아대 허동은 교수 연구팀이 다양한 제품 표면에 자유자재로 나노센서를 도입할 수 있는 기술을 개발했다고 한국연구재단이 13일 밝혔다.

광학 금속 나노센서는 유해물질을 감지하는 기존 분자검출 기술보다 검출속도와 감도가 훨씬 뛰어나 주목받고 있다. 그러나 시료 표면의 매끄러운 정도와 화학적 성질에 따라 고비용 제작설비와 복잡한 공정이 필요해서, 실용화되지 못하고 실험실 연구로 남아있었다.

연구팀은 기존 제작설비·공정에 의존하지 않고, 어떤 표면에서든지 고감도 금속 나노센서를 제작해냈다. 주변에서 흔히 볼 수 있는 값싼 유리 모세관을 이용해 나노미터 규모의 아주 작은 금속입자를 손쉽게 원하는 제품 표면에 부착시키는 기술이 핵심적이다.

개발한 금속 나노센서를 활용해 의류·모발의 미량 마약성분 검출, 쌀·감귤 등 식품 표면의 잔류 살충제 검출, 폭발물 탐지, 위조지폐 식별에 성공했다. 검출속도가 수 초 이내로 빠르고, 민감도는 기존 사용되는 분자검출 기술보다 천 배 이상 향상되었다.

강태욱 교수는 “이 연구는 고도의 실험실 조건에서 제한적으로 제작되었던 고감도 금속 나노센서를 값싼 유리 모세관을 이용하여 손쉽게 제작할 수 있게 한 것”이라며, ”향후 식품 안정성 평가 등 현장에서의 빠른 유해물질 검사에 적용될 것으로 기대된다”라고 연구의 의의를 설명했다.

이 연구 성과는 과학기술정보통신부·교육부·한국연구재단 C1가스리파이너리사업, 기초연구사업의 지원으로 수행되었다.

국제학술지 ‘나노 레터스(Nano Letters)’에 2월 27일 게재되었다.

[e-mail] 조석장 기자