As the need for rapid real-time detection and analysis of harmful substances increases, the importance of portable gas chromatography technology has emerged and many related studies have been conducted. In particular, as the gas chromatography system has become smaller, the role of a micro gas preconcentrator capable of concentrating a sample to be analyzed in a sufficient amount and sending it to a separator column has increased. However, in previous studies, it has been difficult to form a nanostructure that simultaneously satisfies the low pressure drop in the micro preconcentrator that enables smooth flow and specific high surface area. In this study, an ordered three-dimensional (3D) porous nanostructure embedded in the micro preconcentrator was fabricated using proximity-field nanopatterning. The uniform porous 3D nanostructure has a height of up to 25 μm and significantly improves the preconcentration factor of benzene, toluene and xylene through polymer coating on the surface. This study is expected to be the cornerstone of a super-miniaturized preconcentrator research in the future beyond the range of the size of existing micro preconcentrators.
유해물질의 빠른 실시간 현장 검출 및 분석의 필요성이 증가하면서 휴대용 가스 크로마토그래피 기술의 중요성이 부각되고 관련된 많은 연구가 진행되어 왔다. 특히, 가스 크로마토그래피의 시스템이 소형화되면서 분석할 시료를 충분한 양으로 농축하여 물질 분별기로 보내줄 수 있는 마이크로 가스 전처리 농축기의 역할이 증대되었다. 그러나 기존 연구들에서는 부피 대비 높은 표면적 및 가스 분자들의 원활한 이동을 가능케 하는 전처리 농축기 내 낮은 압력 강하를 동시에 충족하는 나노구조를 형성하는 데 어려움이 있었다. 본 연구에서는 근접장 나노패터닝 기술을 이용하여 마이크로 농축기 안에 정렬된 3차원의 다공성 나노구조를 제작하였다. 균일한 다공성의 3차원 나노구조는 최대 25 μm의 높이를 가지며 표면의 고분자 코팅을 통해 벤젠, 톨루엔 및 자일렌의 농축비를 크게 향상시켰다. 본 연구가 현존하는 마이크로 농축기 크기의 범위를 뛰어넘어 미래에 극초소형 농축기 연구의 초석이 될 것으로 기대된다.
