• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제42회 동계 정기 학술대회 초록집
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• pp.549-549
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• 2012

Early detection of cancer biomarkers in the blood is of vital importance for reducing the mortality and morbidity in a number of cancers. From this point of view, immunosensors based on nanowire (NW) and carbon nanotube (CNT) field-effect transistors (FETs) that allow the ultra-sensitive, highly specific, and label-free electrical detection of biomarkers received much attention. Nevertheless 1D nano-FET biosensors showed high performance, several challenges remain to be resolved for the uncomplicated, reproducible, low-cost and high-throughput nanofabrication. Recently, two-dimensional (2D) graphene and reduced GO (RGO) nanosheets or films find widespread applications such as clean energy storage and conversion devices, optical detector, field-effect transistors, electromechanical resonators, and chemical & biological sensors. In particular, the graphene- and RGO-FETs devices are very promising for sensing applications because of advantages including large detection area, low noise level in solution, ease of fabrication, and the high sensitivity to ions and biomolecules comparable to 1D nano-FETs. Even though a limited number of biosensor applications including chemical vapor deposition (CVD) grown graphene film for DNA detection, single-layer graphene for protein detection and single-layer graphene or solution-processed RGO film for cell monitoring have been reported, development of facile fabrication methods and full understanding of sensing mechanism are still lacking. Furthermore, there have been no reports on demonstration of ultrasensitive electrical detection of a cancer biomarker using the graphene- or RGO-FET. Here we describe scalable and facile fabrication of reduced graphene oxide FET (RGO-FET) with the capability of label-free, ultrasensitive electrical detection of a cancer biomarker, prostate specific antigen/${\alpha}$ 1-antichymotrypsin (PSA-ACT) complex, in which the ultrathin RGO channel was formed by a uniform self-assembly of two-dimensional RGO nanosheets, and also we will discuss about the immunosensing mechanism.

• International journal of advanced smart convergence
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• 제7권4호
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• pp.50-56
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• 2018

The Internet of Things (IoT) and Visible Light Communication (VLC) is opening up new services in lighting industry by integrating sensory network features in addition to standard illumination functionality. In this progressive developments, the next generation lighting devices for smart homes are capable to sense the environmental conditions and transfer the captured data through lights to gateway controller to access remotely. The smart home environmental sensor information's are few kbps only so VLC systems need to built-in with low rate light connectivity to transfer data to the gateway. To provide error free communication, the quality of a received light signal is important to be considered when designing an VLC receiver. Therefore, this paper proposes the design of robust low rate IoL receiver design using NCP302 voltage detector for micro controller to adapt the IoT/IoL front end module for system integration. To evaluate the proposed system performance, the Arduino UNO based IoT/IoL controller designed with lighting, sensors and lights connectivity interfaces. The experimental result shows that the robust interference rejection is feasible on proposed VOL receiver and possible to have an error-free communication up to 10 kbps at a low SNR using OOK modulation.

• 센서학회지
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• 제31권4호
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• pp.249-254
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• 2022

To achieve high-performance colloidal quantum dot light-emitting diodes (QD-LEDs), the use of a densely packed QD film is crucial to prevent the formation of leakage current pathways and increase in interface resistance. Spin coating is the most common method to deposit QDs; however, this method often produces pinholes that can act as short-circuit paths within devices. Since state-of-the-art QD-LEDs typically employ mono- or bi-layer QDs as an emissive layer because of their low conductivities, the use of a densely packed and pinhole-free QD film is essential. Herein, we introduce the Langmuir-Blodgett (LB) technique as a deposition method for the fabricate densely packed QD films in QD-LEDs. The LB technique successfully transfers a highly dense monolayer of QDs onto the substrate, and multilayer deposition is performed by repeating the transfer process. To validate the comparability of the LB technique with the standard QD-LED fabrication process, we fabricate and compare the performance of LB-based QD-LEDs to that of the spin-coating-based device. Owing to the non-destructiveness of the LB technique, the electroluminescence efficiency of the LB-based QD-LEDs is similar to that of the standard spin coating-based device. Thus, the LB technique is promising for use in optoelectronic applications.

• 한국광학회지
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• 제34권3호
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• pp.106-116
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• 2023

본 논문에서는 가시광선과 원적외선 전반의 파장대역에 걸쳐 사용 가능한 동축 듀얼카메라를 설계 및 분석하였다. 광학계는 빔 스플리터를 이용한 동축광학계 시스템으로 설계되었으며, 가시광선 광학계에서 적외선으로 인한 열 전달을 최소화하기 위해 hot mirror 타입의 빔 스플리터를 사용하였다. 원적외선 카메라는 비냉각형 검출기로 640×480의 센서 배열을 가지고, 가시광선은 1,945×1,097의 센서를 사용한다. 최적화 과정을 거친 후 최종 설계된 광학계의 정합도는 90% 이상이며, 기존에 존재하던 듀얼카메라에 비해 정합도가 향상된 효율적인 설계 결과를 얻었고, 테스트를 통해 향상된 정합도를 확인하였다.

• 공업화학
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• 제31권5호
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• pp.539-544
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• 2020

본 연구에서는 넓은 면적의 나노필라 배열 필름을 기반으로 포토 및 소프트 리소그래피 기술과 화학적 희석 고분자 중합을 조절하여 3차원 다공성의 폴리아닐린 필름을 제조하였다. 3차원 폴리아닐린 필름은 계층 간 연결된 폴리아닐린 나노파이버들로 구성되어 있어, 넓은 표면적과 개방형의 다공성 구조를 가지는 3차원 계층형 나노웹 필름을 형성한다. 전기화학분석법을 기반으로 3차원 폴리아닐린 필름이 유연한 pH 센서 전극이 되는 것을 증명하였다. 3차원 폴리아닐린 필름은 이상적인 네른스트 거동과 근접한 60.3 mV/pH의 높은 민감도를 보였다. 또한, 3차원 폴리아닐린 전극은 10 min의 빠른 반응 속도, 우수한 반복성 그리고 높은 선택성을 나타내었다. 3차원 폴리아닐린 전극을 기계적으로 굽힌 상태에서 센서 특성을 측정하였을 때, 전극이 60.4 mV/pH의 높은 민감도를 보여줌으로써, 유연한 pH 센서 성능을 증명하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제62권2호
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• pp.147-152
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• 2024

의료용 센서들은 대부분 일회용 제품으로, 검사·진단 비용을 줄이기 위해서는 저가의 전극 소재 개발이 무엇보다 중요하다. 본 연구에서는 일회용 전기화학센서의 전극 소재로 pencil graphite를 도입하여 전처리 효과와 전도성 고분자 폴리아닐린(polyaniline; PANI) 및 금속 산화물 CuO NPs를 이용한 표면 개질(modification)을 통한 전기화학적 특성을 조사하고, 이를 글루코스 검출용 비효소 전기화학센서에 적용하였다. Pencil graphite electrode (PGE)의 표면 활성화를 위한 전처리는 화학적과 전기화학적으로 각각 진행되었으며, 전처리된 샘플들은 시간대전류법(CA)과 순환전압 전류법(CV), 전기화학 임피던스(EIS) 분석법을 이용한 전기화학적 특성 조사를 통해 최종적으로 전기화학적 전처리 방법을 채택하여 CuO NPs/PANI/E-PGE를 제작하였다. 이를 적용한 비효소적 글루코스 검출용 전기화학 센서는 0.282 ~2.112 mM과 3.75423~50 mM의 선형 구간에서 각각 239.18 mA/mM×cm²과 36.99 mA/mM×cm² 정도의 감도(sensitivity)와 17.6 μM의 검출 한계(detection limit), 글루코스에 대한 좋은 선택도(selectivity)를 보였다. 본 연구의 결과를 토대로 PGEs를 활용한 다양한 일회용 센서 응용과 저가의 고성능 전극 소재 개발 가능성을 확인하고, 더 많은 분야에 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제62권1호
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• pp.13-18
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• 2024

웨어러블 디바이스용 유연 전극 소재 개발을 위해 탄소섬유 토우(carbon fibers tow)의 전처리에 따른 전기화학적 특성을 조사하고, 이를 활용하여 포도당을 타겟으로 전기화학적 비효소 센서를 제작하였다. 탄소섬유 토우는 탈사이징(desizing)과 활성화(activation) 공정을 통해 전처리 되었으며, 활성화는 화학적 산화와 전기화학적 산화의 두 가지 방법으로 이루어졌다. 전처리된 샘플은 주사전자 현미경(SEM)을 이용하여 표면 분석되었으며, 전기화학적 특성 및 센싱성능 분석은 시간대전류법와 순환전압 전류법, 전기화학 임피던스 분석법을 이용하여 수행되었다. 탄소섬유 토우는 전처리를 통해 감소된 R_et와 ΔE_p, 증가된 I_p 등 향상된 전기화학적 특성을 보였으며, 두 활성화 방법에서는 유사한 전기화학적 특성이 얻어졌다. 본 연구에서는 전기화학센서 적용을 위해 전기화학적으로 활성화된 탄소섬유 토우를 최종 전극 물질로 선정하였다. 이 전극을 기반으로 제작된 비효소적 포도당 검출 센서는 0.09899~3.754 mM과 3.754~50 mM의 선형 구간에서 각각 0.744 mA/mM과 0.330 mA/mM 정도의 향상된 감도를 보였다. 본 연구를 통해 탄소섬유 토우의 전극 소재로서 사용 가능성을 확인했으며, 고성능 유연 전극 소재 개발에 기초 연구로 활용 가능할 것으로 기대된다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제62권3호
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• pp.233-237
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• 2024

본 연구는 유/무기 나노복합체를 이용한 PAN계 탄소섬유 토우(PAN-based carbon fibers tow) 기반의 유연 전극 제작 및 이를 활용한 비효소 전기화학 센서 개발에 대한 것으로, 전도성 고분자 polyaniline (PANI)와 금속 산화물 CuO을 유/무기 나노복합체 소재로 사용하였으며 글루코스를 전기화학 센서 타겟으로 적용하였다. 전극 제작을 위해 시판된 CFT는 열처리를 통한 사이징(sizing) 제거와 전기화학적 산화에 의한 표면 활성화의 전처리 공정을 거쳐 사용되었다. 유/무기 나노복합체는 전기화학적 중합 및 증착법을 통해 전처리된 CFT 표면 위에 순차적으로 합성되어 최종 CFT/PANI/CuO NPs 전극이 제작되었다. CFT/PANI/CuO NPs 전극의 전기화학적 특성 및 센싱 성능은 시간대전류법와 순환전압 전류법, 전기화학 임피던스 분광법을 이용하여 분석되었다. CFT/PANI/CuO NPs 전극은 전도성 고분자과 금속 산화물의 접목에 의해 전기 전도도 향상 및 우수한 전자 전달, 감응시간 단축, 비표면적 증가 등 개선된 전기화학적 특성과 증가된 감도, 넓은 선형 농도 구간, 높은 선택도 등 향상된 글루코스 센싱 성능을 보였다.

• 한국재료학회지
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• 제20권4호
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• pp.223-227
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• 2010

Recently, one-dimensional semiconducting nanomaterials have attracted considerable interest for their potential as building blocks for fabricating various nanodevices. Among these semiconducting nanomaterials,, $SnO_2$ nanostructures including nanowires, nanorods, nanobelts, and nanotubes were successfully synthesized and their electrochemical properties were evaluated. Although $SnO_2$ nanowires and nanobelts exhibit fascinating gas sensing characteristics, there are still significant difficulties in using them for device applications. The crucial problem is the alignment of the nanowires. Each nanowire should be attached on each die using arduous e-beam or photolithography, which is quite an undesirable process in terms of mass production in the current semiconductor industry. In this study, a simple process for making sensitive $SnO_2$ nanowire-based gas sensors by using a standard semiconducting fabrication process was studied. The nanowires were aligned in-situ during nanowire synthesis by thermal CVD process and a nanowire network structure between the electrodes was obtained. The $SnO_2$ nanowire network was floated upon the Si substrate by separating an Au catalyst between the electrodes. As the electric current is transported along the networks of the nanowires, not along the surface layer on the substrate, the gas sensitivities could be maximized in this networked and floated structure. By varying the nanowire density and the distance between the electrodes, several types of nanowire network were fabricated. The $NO_2$ gas sensitivity was 30~200 when the $NO_2$ concentration was 5~20ppm. The response time was ca. 30~110 sec.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제23권12호
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• pp.956-960
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• 2010

CuO doped $WO_3-SnO_2$ thick film gas sensors were fabricated by screen printing method on alumina substrates and heat-treated at $350^{\circ}C$ in air. The effects of mixing ratio of $WO_3$ with $SnO_2$ on the structural and morphological properties of $WO_3-SnO_2$ were investigated X-ray diffraction and Scanning Electron Microscope. The structural properties of the $WO_3-SnO_2$:CuO thick film by XRD showed that the monoclinic of $WO_3$ and the tetragonal of $SnO_2$ phase were mixed. Nano CuO was coated on the $WO_3-SnO_2$ surface and then the surface of $WO_3$ was coated with $SnO_2$ particles with $1\sim1.5{\mu}m$ in diameters, as confirmed form the SEM image. The sensitivity of the $WO_3-SnO_2$:CuO sensor to 2000 ppm $CO_2$ gas and 50 ppm $H_2S$ gas for the various ratio of $WO_3$ and $SnO_2$ was investigated. The 4 wt% CuO doped $WO_3-SnO_2$(75:25) tkick films showed the highest sensitivity to $CO_2$ gas and $H_2S$ gas.