Research

   섬유에 염색된 염료 분자는 섬유와 화학적으로 결합되어 있는 상태이기에 해리된 분자와 구조적 차이를 가집니다. 이 때문에 염료 분자가 염색이 된 상태의 신호를 얻는 것이 필요합니다.

   우리는 금 나노 필름 (AuNF) 표면을 섬유 표면을 모방하도록 수정하고, 천연 염색을 하는 방법을 이용하여 염료 분자를 AuNF 표면에 고정하는 새로운 방법을 개발하였습니다. 이를 통해 해리된 염료 분자와 염색된 염료 분자의 구조적인 차이를 확인할 수 있었습니다.

   라만 분광학은 분자의 진동 모드를 바탕으로 원자간 결합 정보를 제공합니다. 그러나 거울상 이성질체를 포함한 입체 이성질체에서는 원자간 결합 양상은 동일하기에 라만 신호의 차이점이 극히 미미합니다.

   우리는 분자의 라만 신호를 좌/우 회전 편광에 따라 구분함으로써 이러한 입체적 구조 양상이 달라질 수 있다는 표면 증강 라만 광학 활성(SEROA) 분광법을 기반으로 거대 분자의 미소구조변화를 측정하는 것을 목표로 하고 있습니다.

  화학 실험에 대한 학생들의 수요가 꾸준히 증가하는 추세지만, 일선의 일반계 고등학교에서 화학 실험 수업을 운영하는 데는 아직 많은 어려움이 따릅니다.

  본 연구에서는 일반계 고등학교에서 화학 실험 교과를 운영해 본 교사들의 구체적 경험을 네트워크 분석과 현상학적 연구를 통해 알아봄으로써 그 경험이 갖고 있는 의미를 탐색하고, 이를 기반으로 수업 자료 개발을 위한 시사점을 도출하고자 하였습니다. 또한 탐색한 시사점을 바탕으로 학교 현장에서 활용가능한 수업 자료를 개발하여 화학 실험 수업 활성화에 도움을 주고자 합니다.

   기판 표면에 흡착하거나 결합한 분자는 자유로운 상태일때와 다른 분자구조를 선호할 수 있습니다. 분자의 진동운동에 대한 정보를 얻어내는 SERS를 이용하여 그 변화를 측정할 수 있습니다. 콜로이드 용액에서의 측정을 진행하여 용매의 조성에 따른 나노입자 표면에 존재하는 분자의 구조변화를 알 수 있고, 이를 이용하여 거꾸로 용매의 조성을 알아낼 수 있는 센서로서의 역할도 기대할 수 있습니다.

   2D 기판의 표면을 적절히 개질한다면 원하는 나노입자를 균일하게 배치할 수 있습니다. 균일한 나노입자의 배치를 통하여 원하는 시료의 신호를 균일하게 얻을 수 있을 것입니다.

   광섬유 기반 표면 증강 라만 산란(FO-SERS)을 이용하면 넓은 면적을 원격으로 신호를 얻을 수 있는 이점이 있습니다. 그러나 광섬유 자체의 강한 Raman 신호와 약한 SERS 신호 수집 효율로 인한 한계가 있습니다.

   우리는 광섬유 표면을 개질하여 광섬유 자체 신호를 낮추는 반면 SERS 신호 수집의 효율을 높여 신호 대 잡음비(SNR)를 개선하였습니다. 개선된 FO-SERS 전처리 과정을 통해 췌장암 바이오마커를 정량적으로 분석할 수 있었습니다.

   표면 증강 라만 산란(SERS) 기술을 기반으로 식물 체내의 화학적 변화를 실시간으로 추적하는 고감도 나노 센서 연구에 주력하고 있습니다. 일반적으로 식물 내 미량 물질 분석은 복잡한 전처리 과정이나 조직의 파괴가 수반되지만, SERS 기술은 비파괴적인 방식으로 분자 수준의 정보를 제공한다는 강점이 있습니다.

우리는 식물의 성장과 스트레스 반응을 조절하는 살리실산(SA) 등의 미량 호르몬을 감지하는 나노 프로브를 개발하고, 이를 통해 식물 조직의 손상 없이 대사 물질의 변화를 관찰하는 것을 목표로 하고 있습니다. 최종적으로는 식물이 환경 변화에 적응하는 메커니즘을 화학적으로 규명하여, 살아있는 식물 시스템 내에서의 실시간 모니터링 기술을 확립하고자 합니다.