Surface-enhanced Raman scattering (SERS) can enhance Raman signals through adsorbing target molecules on the surface of metal nanostructures with strong electromagnetic fields. However, it is difficult to deposit target molecules without complicated pre-treatment steps. In this research, we introduce SERS-active microgels containing highly-concentrated gold nanoparticles. Water-in-oil-in-water double emulsion drops were prepared by counter-flow-microfluidics. The core of the drops contain gold nanoparticles and hydrogel precursors. As imposing positive osmotic pressure on the drops, the water in the core flows out and the concentration of gold nanoparticles increased by a factor of 30-40. Finally, the highly-concentrated gold nanoparticles are trapped through gelation of the core under UV. The microgel system of SERS substrates worked as a molecular sieve and it provided molecular selectivity. Well-distributed gold nanoparticles with high concentration provide signal enhancement and reproducibility.
표면증강라만산란은 레이저 조사를 통하여 주변에 강한 전자기장을 형성하는 금속 나노 입자 표면에 특정 분자가 흡착되었을 때 그 분자의 라만 신호를 크게 증폭시키는 기술을 말한다. 하지만 혼합물 속 특정 분자를 금속 나노 입자 표면에 선택적으로 흡착시켜 검출하기 위해서는 전처리 과정이 필수적이다. 이 연구에서는 하이드로젤 기반의 표면증강라만산란 기판을 제작하여 특수한 전처리 과정 없이 분자의 크기에 따라 선택적 흡착이 가능하도록 하였다. 또한 고농도의 금 나노입자를 내부에 담지하기 위하여 역방향미세유체소자를 이용해 내부 물상에 금 나노입자와 고분자 단량체를 함유한 물/오일/물 이중액적을 제작하였다. 이중액적에 양의 삼투압을 인가하여 내부 물상의 물을 중간오일막을 통해 선택적으로 유출시킴으로써 금 나노입자 농도를 30-40배가량 증가시켰다. 최종적으로 내부 물상의 광경화를 통해 금 나노입자가 하이드로젤에 균일하게 농축된 표면증강라만산란 기판을 제작하였다. 특정 분자의 선택적 검출이 가능하며 라만 신호를 균일하게 70-80배가량 향상시킬 수 있는 하이드로젤 기반 표면증강라만산란 기판을 활용하여 우유와 같은 혼합물 속 유해 분자를 특이적으로 검출할 수 있으리라 예상된다.
