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본 연구진의 연구 개발 내용

- 본 연구진은 96년 이래 근접장 광 나노 프로브 (나노검침), AFM/NSOM 나노 프로브의 개발을 통한 single molecule detection, trapping과 같은 물리적인 제어 및 진단과 근접장광을 이용한 화학적인 분석을 시도하고 있다.

- 또한, 본 연구진은 SPM 기술의 핵심이 되는 나노 프로브 제작에 관한 국내 특허를 3건 보유하고 있고, 2건 이상을 출원 준비 중에 있다. 본 연구팀의 probe는 외국에서 수입되는 일반 probe보다 유연성이 크고 성능이 우수하다.

- 다음의 그림들은 본 연구진이 직접 개발한 bio-AFM 용 MHz 급 나노 캔틸레버 행렬(Fig.1)과 NSOM probe cantilever array (Fig. 2) 및 NSOM probe array (Fig. 3) 이다.



Fig.1은 single molecule dynamics를 측정하기 위한 MHz급 SiN-nano-cantilever이며, Fig. 2는 stress-free SiN 재질로 만들어진 NSOM용 cantilever array이다. Fiber로 만들어진 것보다 견고하며 광 투과율이 ~3 order of magnitude 이상 우수하다. Fig. 3는 molecule trapping을 위한 (25x25) 근접장 광 프로브 행렬의 SEM image이다. Fig. 4는 표면으로 진행하는 근접장 광파를 나노 aperture의 수직 진행 방향에 집중시켜 gradient force를 증가시키는 고성능 나노 광 프로브(특허 출원 준비 중)로서 분자 trapping에 사용되어 질 것이다.

(A) 나노 프로브 및 나노 캔틸레버 microfabrication 결과물:

*** Invited Talk on the Fabrication of NSOM probe on the Cantilever, "Surface Plasmon Nano=Optics, European Research Conference on Nano-Optics,“ organized by Dr. Ebbesen, Sept 20-25, 2003, Granada, Spain.

1) Bimetallic cantilever를 제작하여 열화학적 쎈서로서 작용하는 실험을 수행하여 Journal of Japanese Applied Physics (1999)에 발표하였음.
2) 플라즈마 건식 식각을 이용하는 근접장광과 AFM 겸용 나노 프로브 제작에 관한 연구를 발표하였음. (American Vacuum Society Meeting, November, 1999, Seattle, USA)
3) Oral Presentation on the fabrication of NSOM cantilever Array, 2002년 7월 Asian STM 학회.
4) Poster Presentation on the bimetallically coated Nano-Probe, European MRS, June 2003,
(Sensors and Actuators, to be published)
5) Oral Presentation on the nanofabrication of nano-probe on cantilever array, STM03, July 2003, Eindhoven, Netherland.
6) Poster Presentation on the nearfield nano-probe array for biomolecule trapping, 근접장 광 나노 프로브 array 제작 내용을 국제 학술대회에 발표하였고, (Electron, Ions, Photons and Nanofabrication (EIPBN), Sandiago, Ca, USA, 2004) SCI급 논문. 출판 예정..
7) Oral Presentation, Modeling for the nano-aperture opening, SPIE, 2004년, August 2-6, Optical Science and Technology. ( scheduled as Oral and asked to be to Poster Presentation)
8) Poster Presentation on Reflow annealing processof the metallic nanoprobe, TNT, Sept. 15-19, 2004, Spain.

(B) 생체분자의 AFM imaging 기술

9) 또한 아래와 같이 생체분자에 관한 nanosclae imaging을 tapping mode AFM을 사용하여, 본 연구팀의 김연욱교수가 제조한, BSA가 부착된 protein의 nanoscale imaging을 구하였다.
10) 더불어 공기중에서 contact mode AFM을 이용하여 선폭 20 nm 정도, 높이 3 nm 정도의 DNA imaging을 구하였고, 아래에 nanoscale topographic image의 한 예를 제시하였다.
Linear pDNA의 AFM image


Protein containing BSA-Gold-chemical conjugate의 AFM tapping mode image (중앙) 및 각 세부 영역의 확대 image (좌, 우, 상)



수평 line을 따라 얻은 line profile.
높이는 대략 2.5 ~ 3 nm, 폭은 20~30 nm 정도이다.



11) 생체분자의 유체속에서의 dynamics 분석을 위하여 다음 그림과 같은 생체용 나노 프로브와 MHz 급 (5x1) 캔틸레버 행렬을 제작하였다. 나노 carbon tip은 진공에서 전자빔을 이용하여 제작되었고 약 1 um 의 높이를 가지고 있으며 캔틸레버의 길이는 약 30 um 으로서 일반적인 AFM 용 캔틸레버에 비해 약 1/5 - 1/6 정도의 길이이다.

(C) 특허: 본 연구와 관련하여 아래와 같은 특허들을 보유하고 있다.

순서 명칭 출원/등록일 출원/등록번호
1 등방성 식각을 이용하여 제조된 근접장
광센서용 나노크기의 검침
2006.01.05 0542867
2 카본 나노튜브-전계방사
디스플레이의 제조방법
2006.01.29 0362020
3 근접장 광 센서용 팁의 제조방법
2002.08.10 0349929
4 근접장 광 센서용
서브-파장 구멍의 형성방법
2001.12.05 0317912


(1) 건식식각방법에 의한 나노 aperture: 등록 번호 0317912, 등록일자 2001.12.05
(2) 습식 식각방법에 의한 금속 나노 aperture: 등록번호 0349929, 등록일자2002.08.10
(3) 등방성 식각방법으로 제조된 근접장용 나노 프로브: 출원번호: 2003-11321, 출원일 2003. 02. 24
(4) 생체분자 제어용 근접장 나노 프로브 : under preparation


 
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