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국부 플라즈몬을 이용한 단일분자 라만 관찰

전문가 제언: ○ 표면증강라만산란(Surface Enhanced Raman Scattering: SERS)은 자유전자의 집단진동에 의한 강한 전자공명인 국부표면플라즈몬공명(Localized Surface Plasmon Resonance: LSPR)을 이용한다. LSPR을 나타내는 금속 나노입자 응집체에 분자가 흡착되면 흡착분자의 라만 산란 단면적이 일반적으로 라만 산란면적보다 10의 11승에서 14승배 증강되는 현상이 나타난다.

○ 한 방향으로 SERS 현상이 활발하게 나타나는 분자가 많지 않고 제한되어 있는데다가 이러한 현상에 대한 메커니즘이 확실하게 밝혀지지 않고 있기 때문에 실용화에 어려움이 있는 것은 사실이다. 그래서 이를 위한 연구로 단일 은 나노 응집체의 LSPR과 SERS의 광학적 상관관계를 밝혀서 SERS의 메커니즘을 해석하고자 하는 연구가 현재 활발히 진행되고 있다.

○ 이러한 연구의 결과로 최근에는 민감도가 높은 기기개발의 성공으로 저온의 고체, 실온의 액체, 절연체 표면에서의 단일분자의 검출과 해석 그리고 이에 대한 동적연구가 가능해졌다. 이러한 연구결과는 향후 분석화학, 분자생물학, 나노 물질구조 분석 등에 많이 활용될 것으로 생각되며 특히 나노 구조물질 분석에 많이 이용될 것으로 기대된다.

○ SERS에 의한 단일분자의 검출은 형광 이용법을 보완할 뿐만 아니라 그 활용범위가 더욱 넓어졌다. 그러나 라만 산란 법으로 단일분자를 검출하기 위해서는 라만 산란 효율이 10의 14승배 이상이 되어야 하는 문제가 있는데, 이러한 라만 신호의 증폭이 SERS에 의해 가능하게 되었다.

○ 향후 이러한 SERS를 이용하여 다양한 나노 구조와 금속 나노 와이어 등을 측정하고 관측하여 이를 이용한 새로운 물질개발에 대한 연구가 활발히 진행되기를 기대해 본다.

저자: Masayuki FUTAMATA, Yoshihiro MARUYAMA
자료유형: 학술정보