미세유체·나노복합재료 기술 융합...Cs? 초저농도 검출 성공
금오공대-군산대 공동연구...JCR 상위 1.9% 국제학술지 게재
환경 모니터링과 식품 검사, 바이오 진단 등 현장 응용 가능성 열어
국립금오공과대학교는 최근 김민석 기계공학부 교수 연구팀이 이종완 군산대학교 교수와 함께 극미량의 세슘(Cs⁺) 이온을 선택적으로 검출할 수 있는 '고성능 표면증강라만산란(SERS) 센서'를 개발했다고 30일 밝혔다.
'SERS 센서'는 금 나노로드-은 쉘(GNR@Ag) 복합체에 기반한 차세대 환경 모니터링 센서다. 김 교수팀은 작은 물방울 증발 현상을 제어해 나노입자를 정밀하게 배열·패턴화하는 미세유체기술과 금 나노막대를 은으로 감싸 세슘에만 반응하도록 만든 나노복합재료기술을 융합했다.
해당 센서는 기판 형상과 은 나노쉘 두께를 정밀하게 조절해 라만 신호를 극대화한다. 또 넓은 농도 범위와 복합 시료 환경에서도 안정적인 검출 성능을 입증했다. 특히 나노 복합체 표면을 cucurbit[6]uril 분자로 기능화해 Cs⁺ 이온에만 선택적으로 반응하도록 유도, 수 나노몰(nM) 수준 초저농도에서도 검출이 가능함을 확인했다.
김 교수는 "증발 유도 미세 패터닝 기술을 통해 나노 복합체의 기하학적 결합 구조를 정밀하게 제어했다. 분자 기능화 전략으로 SERS 센서의 민감도와 선택성을 동시에 확보한 사례"라며 "기존 고가·대형 장비에 의존하던 방사능 오염 모니터링 기술을 휴대형·현장형 센서로 전환할 수 있는 가능성을 보여줬다. 환경오염 모니터링, 식품 검사, 바이오 진단 등 다양한 분야에 적용될 수 있을 것"이라고 설명했다.
한편 이번 연구에는 장의순·김희준 금오공대 화학생명소재공학부 교수도 참여했으며, 과학기술정보통신부 산하 정보통신기획평가원(IITP)의 '대학ICT연구센터사업'의 지원을 받았다.
연구 결과는 기기·계측 분야 국제학술지 'Sensors and Actuators: B. Chemical'(IF 7.7, JCR 상위 1.9%) 온라인판에 게재됐다. 오는 12월 정식 출판될 예정이다.
