나노기술 및 정책 정보

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중국 퉁지(同濟) 대학교 화학과학 및 공정대 처쑨아이(車順愛) 교수 연구팀은 장기간 신형 키랄(chiral) 순수 무기 소재 연구에 종사하여 왔으며, 무기 소재의 각 종 키랄 응답성을 이용하여 키랄 분자에 대한 식별과 검출을 하는데 성공함.

표면 증강 라만 산란(surface-enhanced Raman scattering, SERS) 광 스펙트럼 기술은 민감도가 높은 분석 기술에 속하며, 분자와 귀금속 기판 표면의 국지 전기자기장 사이에 강한 상호 역할과 강한 방사 증강이 존재하기 때문에 표면 증강 라만 산란 광 스펙드럼을 이용한 분석 기술은 초미량 분석물의 진동 "지문"을 통해 초(超) 민감 구조 정보를 제공해주고 있음.

SERS 속에 도입한 키랄 나노 구조 금 필름(chiral nanostructured Au films, CNAFs)을 기판으로 사용하여 표면 증강 라만 산란의 키랄 이방성(surface-enhanced Raman scattering-chiral anisotropy, SERS-ChA)을 분석할 수 있음.

선형 편광(혹은 비원(非圓) 편광)을 입사(入射)하기만 하면 대영체(convective) 분자의 SERS 강도를 이용하여 대영체를 식별할 수 있으며, SERS-ChA 표준 작업 곡선을 그려내는 방법을 통해 대영체 분자의 진동피크 수치에 대한 정량(定量) 검출을 실현할 수 있음.

처쑨아이(車順愛) 교수 연구팀은 샤먼(厦門) 대학교 톈중췬(田中群) 교수 연구팀, 미국 미시간 대학교(University of Michigan, USA) Nicholas A. Kotov 교수 연구팀과 공동 연구를 실행하고 CNAFs 소재의 표면 특징 분석을 통해 키랄 및 키랄 응답성 생성에 대한 해석 작업을 수행하였음.

연구팀은 표면 증강 라만 산란 원리와 이론 계산을 결합시켜 SERS-ChA 효과는 대영체(convective) 분자가 유도한 전기쌍극자, 자기 쌍극자와 CNAFs 플라즈마 모델의 선택성 공명 커플링에 의해 생성된다는 연구 결론을 도출하였으며, CNAFs의 국지 키랄 전자기장에 대한 선택성은 대영체의 라만 광 스펙트럼을 증강시켜 SERS-ChA 효과를 발생시킨다는 연구 결론을 도출하였음.

연구팀은 이번 연구를 통해 SERS-ChA는 키랄 플라즈마체 금속 표면이 대영체 분자의 라만 산란 선택성 증강 특성에 대해 높은 대영체 민감 특성을 보유하고 있기 때문에 회전광 시스템과 색상 스펙트럼 방법의 단점을 극복할 수 있게끔 하였음.

이런 방법은 보편적인 적용 특성을 보유하고 있으며, 분리 샘플이 필요하지 않고, 순수 샘플 추출이 필요하지 않으며, 분자 크기, 극성(極性) 보유 여부, 발색단(hair color cluster) 보유 여부와 관계없이 일종 기판만 사용하면 정성(定性), 정량(定量)으로 내부 제거 회전 체 외의 모든 키랄 분자를 검출해 낼 수 있는 것으로 나타났음.

본 연구 성과는 ‘Angew. Chem. Int. Ed.’ ("Enantiomeric Discrimination by Surface‐Enhanced Raman Scattering‐Chiral Anisotropy of Chiral Nanostructured Gold Films") 지에 게재됨.