Surface-enhanced Raman spectroscopy (SERS) techniques amplify the Raman signal of molecules via the localized surface plasmon resonance (LSPR) effect at metallic nanostructures. SERS technique is the rapid, sensitive and nondestructive tool that widely used for molecular analysis in the various fields of biosensing, chemical analysis and environmental security testing. However, when analyzing SERS in a mixed fluid, the irreversible adsorption of macromolecules such as proteins prevents the access of small molecules to the metal
surface. Accordingly, pretreatment processes such as centrifugation to exclude proteins and extraction using solvents are unavoidable, and in this process, not only loss of target small molecules but also field applicability is reduced. Within this work, Plasmonic metal nanostructures were fabricated through multilayer silver nanowire stacking method, vacuum deposition method, and synthesized nanoparticle fixation method. In addition, a hydrogel thin film having size selectivity was encapsulated over the surface of the plasmonic nanostructure and used in the field of in-situ detection biosensor with ultra-sensitivity without pretreatment in biological fluids through selective permeation of small molecules in complex fluids.
표면 강화 라만 분광법 (SERS) 기술은 금속 나노 구조에서 국소 표면 플라즈몬 공명 (LSPR) 효과를 통해 분자의 라만 신호를 증폭시킨다. SERS 기술은 분자 지문의 빠르고 민감하며 비파괴적인 검출을 가능하게하기 때문에 다양한 바이오 센싱, 화학 분석 및 환경 분자 분석에 널리 사용된다. 하지만 생체시료 내에서 SERS 분석 시, 단백질과 같은 거대 분자의 비가역적 흡착으로 인해 금속 표면으로의 저분자의 접근을 방해한다. 이에 단백질을 배제하기 위한 원심분리, 용매를 활용한 추출법 등의 전처리 과정이 불가피하고, 이 과정에서 타겟 저분자의 손실뿐만 아니라 현장 적용성이 저하된다. 본 학위논문에서는 플라즈모닉 금속 나노구조를 다층 은나노와이어 적층법, 진공 증착법, 합성된 나노입자 고정 방법 등을 통해 제작하였다. 그리고 크기선택성을 가지는 하이드로젤 박막을 플라즈모닉 나노구조 표면에 코팅하여 혼합 유체 내 저분자만의 선택적 투과를 통해 전처리 없이 초 민감도를 가지는 현장 검출형 바이오센서분야에 활용하였다.
