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두 종류의, 금속 나노입자가 있는 폴리머 브러쉬를 이용한 성능이 개선된 유기용매 감지 장치에 관한 연구: 제조, 분석, 그리고 응용 = Combined polymer brushes with metal nanoparticles for improved solvent detecting devices : fabrication, characterization, and application
서명 / 저자 두 종류의, 금속 나노입자가 있는 폴리머 브러쉬를 이용한 성능이 개선된 유기용매 감지 장치에 관한 연구: 제조, 분석, 그리고 응용 = Combined polymer brushes with metal nanoparticles for improved solvent detecting devices : fabrication, characterization, and application / 최재석.
저자명 최재석 ; Choi, Jae-Suk
발행사항 [대전 : 한국과학기술원, 2012].
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The generalized detection of volatile organic compound (VOCs) has been based on MOSFET, intrinsi-cally conductive polymer chemiresistor, conductive polymer composite chemiresistor, optical sensing, elec-trochemical sensor. Conventional approaches to VOCs sensors have traditionally made use of a “lock-and-key” design, wherein a specific receptor is synthesized in order to strongly and highly selectively bind the analyte of interest. However, such approaches are appropriate when a specific target compound is to be identified. Therefore, an emerging strategy involving the use of sensor arrays have been developed In the array approach, an array of different sensors is used, with every element in the sensor array chosen to respond to a number of different chemicals or classes of chemicals. However, most chemical sensors suffer from some interference by responding to chemical species that are structurally or chemically similar to the desired analyte. Thus, new sensing mechanisms are need for solving them. Localized sufface plasmon is one of emerging sensing mechanisms, because the frequency of surface plasmon absorption bands and its intensity are characteristic of the type of material, and are highly sensitive to the size, size distribution, and shape of the nanostructures, as well as to the environments which surround them. These properties are basis of sensing applications. This paper describes a solvent detecting sensor that exploits the combination of two distinct phenome-na (1) the swelling/deswelling behavior of responsive polymer brushes and (2) LSPR of gold and silver nano-particles in polymer brushes. Progressed detecting of various solvents is based on different absorption maxi-mum positions and its larger extent of shift, mainly due to combined polymer brushes with different metal nanoparticles (polystyrene brushes with gold nanoparticles and poly(2-vinyl pyridine) brushes with silver na-noparticles). The main analysis were conducted by UV-Vis spectra. This detecting device has improved selec-tivity compared to each system via the positions mapping of absorption maxima in 2-D area chart.

MOSFET, intrinsically conductive polymer chemiresistor, conductive polymer composite chemiresistor, optical vapor sensing, electrochemical sening 등의 원리를 이용한 기존의 VOCs 화학 센서는 특정 물질만 감지할 수 있는 Lock-and-key 방식이었다. 단일 센서를 이용하여 특정 물질만을 감지하는 고전적인 방법으로는 전자코(Electronic nose) 표현되는, 사람의 코의 인식 기능과 유사하게 여러 물질들을 감지할 수 있는 기술을 지향하기에는 한계가 있다. 그렇기 때문에, 상이한 복수의 센서로 어레이를 구성하여, 각 센서의 신호를 조합, 분석하여 정석적으로 분석하는 연구가 제시되었다. 일반적으로 어레이의 수가 늘어날수록 그 조합에 비례하여 인식할 수 있는 물질의 종류가 수가 증가하여, 큰 어레이를 구성하는데 있어 공간적인 제약과 함께, 구조적 또는 화학적으로 비슷한 물질들로 인해 잘못된 감지를 할 수 있는 문제점이 있다. 국부적 표면 플라즈몬 (Localized surface plasmon, LSP)은 금속 나노구조에서 일어나는 전자의 집단적 진동으로, 특정한 파장에서 강하게 산란이 일어난다. 이러한 현상을 국부적 표면 플라즈몬 공명 (Localized surface plasmon resonance, LSPR)이라고 하며, 금속 물질, 크기, 크기의 분포와 모양, 주변환경의 굴절률에 따라 공명이 일어나는 파장과 흡수의 정도가 민감하게 변한다 이러한 현상을 이용한 유기용매 감지 센서의 한계점을 개선하고자, 본 연구에서는, 서로 다른 성질을 가지는 두 개의 폴리머 브러쉬로 어레이를 구성해, 유기용매 감지의 선택성이 향상된 시스템을 구현하였다. 서로 다른 성질을 가지는 두 개의 폴리머 브러쉬를 이용, 유기용매 별로 서로 다른 swelling ratio를 통한 나노 입자간격의 조절을 통해서, 유기용매별로 공평 파장의 2차원 그래프를 얻었다. 기존의 1차원적 시스템에서 보였던, 많은 중첩 부분이 사라지고, 중첩되는 부분의 확률이 현저하게 낮아져, 유기용매를 감지하는 선택성이 증가하였다.

서지기타정보

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청구기호 {MMS 12029
형태사항 v, 59 p. : 삽도 ; 30 cm
언어 한국어
일반주기 저자명의 영문표기 : Jae-Suk Choi
지도교수의 한글표기 : 정연식
지도교수의 영문표기 : Yeon-Sik Jung
학위논문 학위논문(석사) - 한국과학기술원 : 신소재공학과,
서지주기 참고문헌 : p. 55-57
주제 유기용매
화학 센서
국부적 표면 플라즈몬 공명
나노입자
폴리머 브러쉬
VOCs
Chemical sensors
Localized surface plasmon resonance
Nanoparticles
Polymer brushes
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