초고감도 바이오센서용 그래핀 기반 장치

단백질 구조를 조사하기 위한 초고감도 바이오센서는 인간과 동물 모두에게 확장되는 다양한 질병에 대한 진단의 깊이를 크게 향상시킬 수 있습니다. 여기에는 알츠하이머병, 만성 소모성 질환, 광우병이 포함됩니다. 이러한 바이오센서는 또한 새로운 제약 화합물을 개발하기 위한 향상된 기술로 이어질 수 있습니다.

탄소 원자의 단일 층으로 만들어진 물질인 그래핀은 10년 전에 발견되었습니다. 그것은 질병 감지를 위한 더 나은 센서를 만드는 것을 포함하여 많은 새로운 응용 분야에서 사용되는 놀라운 특성의 범위로 연구원들을 매료시켰습니다. 그래핀을 사용하여 바이오센서를 개선하기 위한 상당한 시도가 있었지만, 놀라운 단일 원자 두께로 인해 문제가 존재합니다. 이것은 빛을 통해 비출 때 빛과 효율적으로 상호 작용하지 않는다는 것을 의미합니다. 광 흡수 및 국부 전기장으로의 전환은 질병 진단 시 소량의 분자를 감지하는 데 필수적입니다. 유사한 그래핀 나노 구조를 활용한 이전 연구에서는 10% 미만의 광 흡수율만 입증했습니다.

연구원들은 그래핀을 나노 크기의 금 금속 리본과 결합했습니다. 접착 테이프와 "템플릿 스트리핑(template stripping)"이라는 나노 제조 기술을 사용하여 그래핀을 위한 매우 평평한 기본 층 표면을 만들 수 있었습니다. 그런 다음 빛의 에너지는 플라즈몬이라고 불리는 그래핀에서 전자의 출렁이는 운동을 생성하는 데 사용되었으며, 이는 전자 바다를 통해 퍼지는 잔물결이나 파도와 같습니다. 유사하게, 이 파도는 국부적 전기장의 거대한 해일의 강도로 형성될 수 있습니다.

단일 원자 두께의 그래핀 층 장치에 빛을 비추면 전기장의 해일파에 거의 완벽한 94%의 빛 흡수로 전례 없는 효율로 플라즈몬 파동이 생성되었습니다. 그래핀과 금속 리본 사이에 단백질 분자가 삽입되었을 때, 단백질 분자의 단일 층을 볼 수 있을 만큼 충분한 에너지가 이용되었습니다.