Due to the increasing demand for fast, on-site detection of hazardous chemicals, micro-gas chromatography technology has made huge improvements. Among various components of the gas chromatography system, a separator is a key component to miniaturize the gas chromatography system. Many attempts have been made to achieve a high-performance micro-column by coating a porous layer
inside the column, however, coating ordered 3D structure remained a challenge. In this research, periodically porous three-dimensional nanostructures are fabricated as a stationary phase for a micro-column using the Proximity-field nanopatterning (PnP) technique. PnP technique is an advanced 3D lithography that uses unique optical interference and produces high-resolution 3D periodic nanostructures. The uniform periodicity of the stationary phase is suggested to enhance the adsorption and desorption of analytes and therefore enhance the column performance. The assembled micro-column is integrated into a GC-FID system and mixtures of volatile organic compounds (VOCs) were tested qualitatively. The micro-column with 3D nanostructure showed enhanced performance compared to the commercial column due to the structural effect. Column performance can be further improved by coating the 3D stationary phase with polymer.
유해물질의 빠른 현장 분석의 필요성이 대두됨에 따라 마이크로 가스 크로마토그래피 기술은 많은 연구가 이루어졌다. 물질 분별기는 가스 크로마토그래피의 소형화에 있어 핵심이 되는 부품으로 마이크로 칼럼 기반의 물질 분별기 내부에 다공성층을 코팅함으로써 분별능을 향상시키려는 시도들이 있었다. 그러나 기존 연구들에서는 정렬다공성 구조를 균일하게 집적하는데 한계가 있었다. 본 연구에서는 근접장 나노패터닝 기술을 활용하여 마이크로 칼럼 안에 3차원의 정렬 다공성 나노구조를 제작하였다. 휘발성유기화합물 분별테스트를 통해 제작된 마이크로 칼럼의 분별능을 평가하였다. 3차원 나노구조 고정상의 균일한 주기성으로 인해, 본 마이크로 칼럼은 기존의 박막 코팅된 상용 칼럼과 비교하여 분별능이 향상되었다. 3차원 나노구조 고정상 표면의 고분자 코팅을 통해 칼럼의 성능을 더욱 향상시킬 수 있다.
