• 한국광학회지
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• 제25권2호
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• pp.95-101
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• 2014

표면 플라즈몬 공명 (SPR) 센서에서 금속 전극에 전압을 걸었을 경우, 표면에 여기 되는 전기장에 의해 전하가 쌓이게 된다. 이는 금속 표면의 광학적 성질과 표면 플라즈몬 공명 각도의 변화를 야기시킨다. 본 논문에서는 그에 대한 검증을 위해 다양한 산도 조건의 수용액 하에서 금속에 전압을 걸었을 때의SPR 각도 변화를 측정하였고, 누적 전하량과 공명 각도에 대한 의존성을 그렸을 때 수용액의 산도에 관계없이 일치함을 확인 하였다. 이 관계를 설명하는 기존의 공간전하층(SCL) 모델과 비교해보고 실험결과와 어긋나는 부분과도 잘 맞는 수정된 SCL 모델을 제시하였다. 이 결과는 표면 플라즈몬 공명 센서의 응용과 금속박막의 광학적 성질에 대한 연구에 기여할 거라 기대된다.

• 한국재료학회지
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• 제21권10호
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• pp.525-531
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• 2011

Two dimensional (2D) arrays of noble metal nanoparticles are widely used in the sensing of nanoscale biological and chemical events. Research in this area has sparked considerable interest in many fields owing to the novel optical properties, e.g., the localized surface plasmon resonance, of these metallic nanoarrays. In this paper, we report successes in fabricating 2D arrays of gold nano-islands using nanosphere lithography. The reproducibility and the effectiveness of the nano-patterning method are tested by means of spin coating and capillary force deposition. We found that the capillary force deposition method was more effective for nanospheres with diameters greater than 600 nm, whereas the spin coating method works better for nanospheres with diameters less than 600 nm. The optimal deposition parameters for both methods were reported, showing about 80% reproducibility. In addition, we characterize gold nano-island arrays both geometrically with AFM as well as optically with UV-VIS spectrometry. The AFM images revealed that the obtained nano-arrays formed a hexagonal pattern of truncated tetrahedron nano-islands. The experimental and theoretical values of the geometric parameters were compared. The 2D gold nano-arrays showed strong LSPR in the absorption spectra. As the nano-islands increased in size, the LSPR absorption bands became red-shifted. Linear dependence of the plasmon absorption maximum on the size of the gold nano-islands was identified through the increment in the plasmon absorption maximum rate for a one nanometer increase in the characteristic length of the nano-islands. We found that the 2D gold nano-arrays showed nearly seven-fold higher sensitivity of the absorption spectrum to the size of the nano-islands as compared to colloidal gold nano-particles.

• Biotechnology and Bioprocess Engineering:BBE
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• 제9권2호
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• pp.143-146
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• 2004

A surface plasmon resonance (SPR) imaging system was constructed and used to detect the hexahistidine-ubiquitin-tagged human parathyroid hormone fragment (His$\sub$6/-Ub-hPTHF(1-34)) expressed in Escherichia coli. The hexahistidine-specific antibody was immobilized on a thin gold film coated with ProLinker$\^$TM/ B, a novel calixcrown derivative with a bifunctional coupling property that permits efficient immobilizaton of capture proteins on solid matrices. The soluble and insoluble fractions of an E. coli cell lysate were spotted onto the antibody-coated gold chip, which was then washed with buffer (pH 7.4) solution and dried. SPR imaging measurements were carried out to detect the expressed His$\sub$6/-Ub-hPTHF(1-34). There was no discernible protein image in the uninduced cell lysate, indicating that non-specific binding of contaminant proteins did not occur on the gold chip surface. It is expected that the approach used here to detect affinity-tagged recombinant proteins using an SPR imaging technique could be used as a powerful tool for the analyses of a number of proteins in a high-throughput mode.

• 한국광학회지
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• 제19권6호
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• pp.429-434
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• 2008

비대칭 이중-금속 장거리 표면-플라즈몬 구조는 두 금속 사이에 위치한 코어 유전체 층의 굴절률을 임의로 선택하여도 장거리 표면-플라즈몬 모드가 존재한다는 장점이 있다. 도파로의 코어 층에 격자를 형성함으로써 플라즈몬 밴드-갭에 기초한 통신대역 파장에서의 장거리 표면-플라즈몬 파장필터를 구현하였다. Method of Line과 전달행렬방법 등을 통해 장거리 표면-플라즈몬 모드의 유효굴절률, 모드 특성, 투과도 등의 분석을 통해 설계하였으며, 도파로의 코어 층에 홀로그램 리소 방식을 이용하여 523.3 nm 주기의 브래그격자를 형성하여 파장필터를 제작하여 통신대역인 1541 nm 파장에서 대략 2 nm의 반치폭과 50 dB 이상의 파장 소광률을 확인하였다. 본 연구에서 제안한 파장필터는 표면-플라즈몬 집적회로를 구성하는 소자로써 중요한 역할을 할 것이다.

• Journal of Biosystems Engineering
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• 제34권1호
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• pp.50-56
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• 2009

Surface plasmon resonance (SPR) biosensor has been used to detect many biochemical reactions, because this label-free sensor has high sensitivity and rapid response. The reactions are monitored by refractive index changes of the SPR biosensor. Iprovalicarb is protective, curative, and eradicative systemic fungicide introduced by Bayer AG in 1999. It has potential far control of downy mildew infesting onion, cucumber, grape and melon, late blight infesting tomato and potato, and anthracnose infesting watermelon and pepper. It is strictly limited to the maximum residue limit. In this study, the applicability of a portable SPR biosensor (Spreeta, Texas instrument, TX, USA) to detect the iprovalicarb residue was examined. The sensor chip was adopted to detect the reaction of iprovalicarb to immobilized iprovalicarb-antibody. The binding of the iprovalicarb onto the biosensor surface was measured by change of the refractive index (RI). Characteristics of the sensor chip including specificity, sensitivity, stability, and reusability were analyzed. In calibration test for seven levels of iprovalicarb concentration (0.32 to 5,000 mg/L) with three replications, a Sigmoidal model with Hill function was obtained between relative RI value and the iprovalicarb concentration with R-square of 0.998. It took 30 minutes to complete a set of detecting assay with the SPR biosensor.

• 한국광학회지
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• 제14권1호
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• pp.97-102
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• 2003

이차원 표면 플라즈몬의 공명 흡수와 포토 마스크를 이용하여 11-MUA(11-Mercaptoundecanoic acid)와 11-MUOH(11-Mercaptoundecanol) 둥으로 이루어진 자기조립 단분자막(Self-Assembled Monolayer; SAM)의 다채널 영상을 얻었다. 통상의 Photoresist를 이용한 리토그래피 대신에 Thiol bonding의 광산화를 이용하여 패터닝 과정을 줄이고, 백색광 및 대역통과 필터(λ$_{0}$=633nm)를 이용하여 입사광으로써 레이저를 사용할 때 나타나는 간섭무늬를 줄였다. 이로부터 나타나는 이차원 영상의 명암을 정량적으로 보정하면 수 나노미터(nm) 두께의 변화를 측정할 수 있다. 또한 표면 플라즈몬 공명법은 국소화된 근접장 (소산장)을 이용하는 방법으로서, 통상 많이 이용되는 형광법 등에서 나타나는 광탈색(Photobleaching)이나 소광(Quenching) 현상이 없이 시료의 처리가 간단하고, 영상 신호의 시간에 따른 변화가 극히 적으며, 실시간으로 신호의 변화를 측정할 수 있다는 장점이 있다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.126-126
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• 2014

Label-free biomolecular assay based localized surface plasmon resonance (LSPR) of noble metal nanoparticles enables simple and rapid detection with the use of simple equipment. Nanosized metal nanoparticles exhibit a strong absorption band when the incident light frequency is resonant with the collective oscillation of the electrons, which is known as the LSPR. Here we demonstrate localized surface plasmon resonance (LSPR) substrates such as plasmonic Au nanodisks fabricated by a nanoimprinting process and gold nanorod-immobilized surfaces and their applications to highly sensitive and/or label-free biosensing. To increase detection sensitivity various bioreceptors weree designed. A single chain variable fragment (scFv) was used as a receptor to bind C-reactive protein (CRP). The results of this effort showed that CRP in human serum could be quantitatively detected lower than 1 ng/ml. Aptamers, which were immobilized on gold nanorods, were used to detect mycotoxins. The specific binding of ochratoxin A (OTA) to the aptamer was monitored by the longitudinal wavelength shift of LSPR peak in the UV-Vis spectra resulting from the changes of local refractive index near the GNR surface induced by accumulation of OTA and G-quadruplex structure formation of the aptamer. According to our results, OTA could be quantitatively detected lower than 1 nM level. Additionally, aptamer-functionalized GNR substrate was quite robust and can be regenerated many times by rinsing at 70 OC to remove bound target. During seven times of washing steps, the developed OTA sensing system could be reusable. Moreover, the proposed biosensor exhibited selectivity over other mycotoxins with an excellent recovery for detection in grinded corn samples, suggesting that the proposed LSPR based aptasensor plays an important role in label-free detection of mycotoxins.

• 한국광학회지
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• 제24권2호
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• pp.86-91
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• 2013

본 논문에서는 근접장-분자반응 간의 중첩을 이용한 표면 플라스몬 공명 (SPR) 바이오센서의 측정감도 평가방법을 연구하였다. 전달행렬 방법을 사용하여 다양한 형태의 중첩적분으로 정의된 광학자취 값을 계산하였고, 샌드위치 및 역샌드위치 면역글로뷸린 (IgG) 어세이에 대해서 실험적으로 측정된 수치와 비교하였다. 이론 및 실험적인 결과와의 비교를 통하여 접선 방향의 전기장을 사용한 광학자취의 경우 그 연속성으로 말미암아 가장 높은 상관계수를 얻을 수 있었으며 이때 광학자취와 측정감도 사이에 97% 이상의 높은 상관계수가 존재함을 보았다. 이러한 상관관계는 SPR 바이오센서의 측정 감도에 관한 메커니즘을 분명하게 설명하며, 분자 스케일 감도를 가지는 SPR 바이오센서 개발에 기여하게 될 것이다.

• 센서학회지
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• 제19권6호
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• pp.456-461
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• 2010

The detection of C-reactive protein(CRP) using self-assembled monolayer(SAM) was investigated by a portable surface plasmon resonance(SPR) sensor system. The CRP is a biomarker for the possible cardiovascular disease. The SAM was formed on gold(Au) surface to anchor the monoclonal antibody of CRP(anti-CRP) for detection of CRP. Sequence injection of the anti-CRP and bovine serum albumin(BSA) into the sensor system has been carried out immobilize the antibody and to prevent non-specific binding. The portable SPR system has two flow channels: one for the sample measurements and the other for the reference. The output SPR signal was increased with the injection of the anti-CRP, BSA and CRP due to binding of the proteins on the sensor chip. The valid output SPR signals was linearly related to the critical range of the CRP concentration. The experimental results showed the feasibility of the portable SPR system with newly developed SAM to diagnose a risk of the future cardiovascular events.

• 한국광학회지
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• 제28권3호
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• pp.97-102
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• 2017

본 논문에서는 플라즈모닉 코어와 자성 쉘로 구성된 $Ag@Fe_3O_4$ 나노입자의 흥미로운 광학적 특성에 대해 연구를 하였다. 기존의 60 nm의 지름을 갖는 은 나노입자의 표면에 높은 굴절률을 갖는 $Fe_3O_4$ 쉘이 형성됨에 따라 국소 표면 플라즈몬 공명(Localized surface plasmon resonance; LSPR) 파장이 420 nm에서 650 nm로 이동하는 red-shift 현상을 관찰 할 수 있었고, 또한, 세 가지 시뮬레이션 모델들 ($Ag@Fe_3O_4$ 나노입자, $Fe_3O_4$ 쉘 나노입자, 은 나노입자)을 통해서 410 nm 파장의 peak이 60 nm의 두께를 가진 $Fe_3O_4$ 쉘에 의해 발생하는 산란이 주된 원인이라는 것을 규명하였다. 이 결과는 비슷한 종류의 나노입자를 이용한 추후 다양하고 복잡한 나노어셈블리의 광학적 현상을 이해하는데 사용될 것이다.