Quartz crystal microbalance (QCM) based sensors are used for various applications owing to advantages such as excellent accuracy and precision, rapid response, and tiny footprint. Traditional applications of QCM-based sensors include biological sensing and thin-film thickness monitoring. Recently, QCMs have been used as functional material for novel physical and chemical detections, and with improved device design. QCM-based sensors are garnering considerable attention in particulate matter sensing and electric nose application. This review covers the challenges and solutions in physical, chemical, and biological sensing applications. First, various physical sensing applications are introduced. Secondly, the toxic gas and chemical detection studies are outlined, focusing on introducing a coating method for uniform sensing film and sensing materials for a minimal damping effect. Lastly, the biological and medical sensing applications, which use the monomolecularly decorating method for biomolecule recognition and a brief description of the overall measuring system, are also discussed.
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.5
no.1
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pp.87-92
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2004
This review focuses on the developed and the being developed environmental sensors in particular biological sensors. As well as discussing the classification and some main principles, presenting current trend of the environmental sensors is given. Two main categories are immunosensors and catalytic sensors. In addition to those. DNA or RNA sensors or protein based sensors are discussed. Some crucial examples of the applications of such sensors are given to show how the sensor technology it used for environmental and biological monitoring, biomarkers of exposure.
This mini review summarizes some of the recent advances in machine-learning (ML)-driven chemical and biological sensors. Specific focus is on field-effect-transistor (FET)-based sensors with a description of their structures and detection mechanisms. Key ML techniques are briefly reviewed for an audience not familiar with the basic principles. We mainly discuss two aspects: (1) data analysis based on ML and (2) ML applied to sensor design. In conclusion, the challenges and opportunities for the advancement of ML-based sensors are briefly considered.
Rashida Akter;Hyuck Jin Lee;Toeun Kim;Jin Woo Choi;Hongki Kim
Analytical Science and Technology
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v.37
no.4
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pp.201-210
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2024
Surface-enhanced Raman scattering (SERS) has emerged as a powerful technique for detecting and analyzing chemical and biological molecules at ultra-low concentrations. The effectiveness of SERS largely depends on structures with sub-10 nm gaps, prompting the proposal of various nanostructures as efficient SERS-active platforms. Among these, single-crystalline gold nanowires (AuNWs) are particularly promising due to their large dielectric constants, well-defined geometries, atomically smooth surfaces, and surface plasmon resonance across the visible spectrum, which produce strong SERS enhancements. This review comprehensively explores the synthesis, functionalization, and application of Au NWs in SERS. We discuss various methods for synthesizing AuNWs, including the vapor transport method, which influences their morphological and optical properties. We also review practical applications in chemical and biosensing, showcasing the adaptability of Au NWs-based SERS platforms in detecting a range of analytes, from environmental pollutants to biological markers. The review concludes with a discussion on future perspectives that aim to enhance sensor performance and broaden application domains, highlighting the potential of these sensors to revolutionize diagnostics and environmental monitoring. This review underscores the transformative impact of AuNW-based SERS sensors in analytical chemistry, environmental science, and biomedical diagnostics, paving the way for next-generation sensing technologies.
Junhyeon Jeon;Huisoo Jang;Mingyeong Shin;Tae-Joon Jeon;Sun Min Kim
Journal of the Korean Society of Visualization
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v.22
no.2
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pp.27-34
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2024
In this study, we propose a novel approach for rapid and accurate pathogen detection by integrating Polydiacetylene (PDA) hydrogel sensors with advanced deep learning algorithms and visualization techniques. PDA hydrogel sensors exhibit a color transition in the presence of pathogens, enabling straightforward and quick pathogen detection. We developed a reliable pathogen detection system that combines deep neural network algorithms with color quantification technology for image-based analysis. This image-based system retains the ease of pathogen detection offered by PDA sensors while deriving quantified color standards to overcome the limitations of human visual assessment, enhancing reliability. This advancement contributes to public health and the development and application of pathogen detection technology.
Application of MEMS to biologic system mainly categorized into bio-electronics and micro-medical systems, Bio-electronics concerns on the biocompatible electronic device, in-vivo sensors, the sensors based on biological materials, biological materials for electronics and optics, the concepts and materials Inspired by biology and useful for electronics, the algorithm inspired by biology, artificial sense, and the biologic-inorganic hybrids. Micro-medical systems are utilited into the drug delivery systems, micro patient monitoring systems, micro prosthesis and artificial organs, cardiology related prothesis, analysis systems, and the minimal invasive surgery tools based on the m icrom achining technology.
Proceedings of the Polymer Society of Korea Conference
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2006.10a
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pp.37-38
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2006
Conjugated diacetylene supramolecules are interesting biomimetic materials in view of application to chemical and label-free biological sensors. These supramolecules are unique in changing color from blue to red upon specific binding events. Various binding events including viruses, toxins, glucose, and ionic interactions have been reported detectible. Here, we focus on fabrication of polydiacetylene supramolecule dot array patterns on solid substrates by using a conventional microarrayer. Each dot is found to possess the color-changing property as well as the fluorescence self-emission. This technique allows us, for the first time, to fabricate biochips based on polydiacetylene supramolecules. Label-free detection of small molecules and biological targets will be discussed.
Binaural hearing aids with a voice transmitter have been widely used to enhance sound quality in noisy environment. However, this system has a limitation on sound-source localization. In this study, we investigated automatic directional-gain control method using geomagnetic sensors to provide directional information to binaural hearing aid user. The loudness gains of two hearing aids were differently controlled based on the directional information between a speaker position and a viewing direction of hearing aids user. This relative directional information was measured by two geomagnetic sensors on hearing aids user and a speaker. The results showed that the loudness gains were accurately controlled and could provide directional information based on the cue of interaural level differences.
Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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2014.02a
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pp.113.1-113.1
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2014
Surface-enhanced Raman scattering (SERS) has long been projected as a powerful analytical technique for chemical and biological sensing applications. Pairing with portable Raman spectrometers makes the technique extremely appealing as real-time sensors for field application. However, the lack of reliable, uniform, low cost and ease-of-use SERS enhancement structures has prevented the wide adoption of this technique for general applications. We have discovered a novel hybrid structure based on the high-density and uniform arrays of gold nanofingers over a large surface area for SERS applications. The nanofingers are flexible and their tips can be brought together to trap molecules to mimic the biological system. We report here a rapid, simple, low-cost, and sensitive method of detecting trace level of food contaminants by using nanofinger chips based on portable SERS technique. We also present here the characterization of surface reaction of target molecules with our gold nanofinger substrates and the effect of nanofinger closing towards SERS performance. This new type of nano-structures can potentially revolutionize the medical and biologic research by providing a novel way to capture, localize, manipulate, and interrogate biological molecules with unprecedented capabilities.
Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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2013.08a
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pp.87-87
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2013
The interface between nanomaterials and biosystems is emerging as one of the broadest and most dynamic areas of science and technology, bringing together biology, chemistry, physics and many areas of engineering, biomedicine. The combination of these diverse areas of research promised to yield revolutionary advances in healthcare, medicine, and life science. For example, the creation of new and powerful nanosensors that enable direct, sensitive, and rapid analysis of biological and chemical species can advance the diagnosis and treatment of disease, discovery and screening of new drug molecules. Nanowire based sensors are emerging as a powerful and general platform for ultrasensitive and multiplex detection of biological and chemical species. Here, we present the studies about noble metal nanowire sensors that can be used for sensitive detection of a wide-range of biological and chemical species including nucleic acids, proteins, and toxic metal ions. Moreover, the optical and electrochemical applications of noble metal nanowires are introduced. Noble metal nanowires are successfully used as plasmonic antennas and nanoelectrodes, thereby provide a pathway for a single molecule sensor, in vivo neural recording, and molecular injection and detection in a single living cell.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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