KR102485562B1 - 빔 스플리터를 이용한 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 시스템 및 분석 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 목적은 발광 신호의 변화가 유래되는 나노 입자 또는 나노 구조체의 위치를 산란광 신호에서 추출하고, 이에 결합된 발광 신호 발생 재료의 신호를 동시에 측정하여 나노 입자 또는 나노 구조체에 의한 발광 신호 조절 변경 능력을 정량적으로 측정 분석할 수 있는 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 시스템 및 분석 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 시스템은, 광을 방출하는 광원; 방출된 광을 분광하는 롱패스 빔 스플리터(Longpass Beam Splitter); 발광 재료가 결합된 나노 입자 또는 나노 구조체; 및 발광 재료가 결합된 나노 입자 또는 나노 구조체에 의해 산란되는 동시에 상기 발광 재료에서 발광이 발생되는 광을 분광하는 제 1 다이크로익 빔 스플리터(Dichroic Beam Splitter);를 포함하며, 분광된 일부 광이 발광 재료가 결합된 나노 입자 또는 나노 구조체에 의해 산란되는 동시에 상기 발광 재료에서 발광이 발생되는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 시스템은, 광을 방출하는 광원; 방출된 광을 분광하는 롱패스 빔 스플리터(Longpass Beam Splitter); 발광 재료가 결합된 나노 입자 또는 나노 구조체; 및 발광 재료가 결합된 나노 입자 또는 나노 구조체에 의해 산란되는 동시에 상기 발광 재료에서 발광이 발생되는 광을 분광하는 제 1 다이크로익 빔 스플리터(Dichroic Beam Splitter);를 포함하며, 분광된 일부 광이 발광 재료가 결합된 나노 입자 또는 나노 구조체에 의해 산란되는 동시에 상기 발광 재료에서 발광이 발생되는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 시스템 및 분석 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 나노 입자 또는 나노 구조체에 의해 조절 가능한 특정 재료의 발광 신호를 나노미터 스케일 분해능으로 측정할 수 있는 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 시스템 및 분석 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 진행파 또는 입자가 장애물 등과 상호 작용을 일으켜 그 진행 방향이 굽혀지는 현상을 산란이라고 한다.
물리학에서 산란은 원자핵이나 소립자의 반응 혹은 X선, r선과 같은 고에너지의 전자파와 물질의 상호 작용에 사용되는데 열공학에서는 주로 열방사(주로 적외 가시광)에 대해 사용된다.
빛의 산란으로서는 파장과 물질의 크기(입자 지름, 표면 조도 등)에 따라 현상적으로 달라진다.
파장보다 충분히 큰 물질에 대해서는 기하 광학적으로 취급할 수 있지만 파장에 비교해서 충분히 작은 입자에 의한 산란을 레일리 산란(Rayleigh scattering)이라고 불리우고 정식화되어 있다.
또한, 빛의 파장과 같은 정도의 크기 또는 그보다 작은 나노 입자 또는 나노 구조체에 빛이 입사하면 같은 파장의 빛이 모든 방향으로 발산된다.
이 빛을 산란광이라고 한다.
한편, 물질을 빛이나 전자빔 등으로 여기시킬 때 빛을 방출하는 현상을 발광이라 한다.
즉, 발광(發光)이란 물질이 전자파나 열, 마찰에 의하여 에너지를 받아 여기되어, 그 받은 에너지로 특정 파장의 빛을 방출하는 현상을 말한다.
이러한 발광은 물성 물리 분야에서 이 발광의 스펙트럼이나 강도를 조사하는 것으로 물질의 성질을 알 수 있기 때문에 여러가지 측정에 사용된다.
이와 같은 산란광에서 방출되는 산란광 신호와, 발광에서 방출되는 발광 신호를 측정하기 위한 측정 장비들이 존재한다.
예컨대, 공초점 현미경은 시료에 입사광 레이저를 집속하여 스캔함으로써 나노 입자의 산란광과 측정 대상 물질의 발광 신호를 나노 스케일로 측정 분석 가능하다.
하지만, 이러한 공초점 현미경은 산란광과 발광 신호를 동시에 측정하여 분석에 활용할 수 없는 문제점이 있다.
또한, 형광 현미경은 형광 염료에서 발생하는 발광 신호를 이미징 할 수 있다.
하지만, 이러한 형광 현미경은 형광 염료가 측정하고자 하는 시료에 침투, 부착되어야 한다는 점에서 추가적인 실험 공정이 포함되게 되며, 나노 입자 또는 나노 구조체에 의한 발광 신호에 간섭하게 될 가능성이 있는 문제점이 있다.
한편, 탐침 기반 분광 현미경(NSOM, TERS, SNOM 등)은 나노 탐침을 시료에 접근시킴으로서 나노미터 스케일로 분광 신호를 측정가능하게 할 수 있다.
하지만, 이러한 탐침 기반 분광 현미경은 탐침 구성에 의한 측정 신호 변화가 심하며, 탐침 접근에 의해서 나노 입자 또는 나노 구조체 발광 신호 조절 기전이 간섭을 받게 되어 독립적인 측정 분석 기술로서 한계가 있는 문제점이 있다.
즉, 기존 현미경들은 산란광 신호와 발광 신호를 동시 측정하는 것이 불가능한 문제점이 있었다.
상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 발광 신호의 변화가 유래되는 나노 입자 또는 나노 구조체의 위치를 추출하는 산란광 신호와, 나노 입자 또는 나노 구조체에 결합된 발광 신호 발생 재료의 발광 신호를 분류하여 동시에 측정하여, 나노 입자 또는 나노 구조체에 의한 발광 신호 조절 변경 능력을 정량적으로 측정 분석할 수 있는 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 시스템 및 분석 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 시스템은, 발광 재료가 결합된 나노 입자 또는 나노 구조체; 및 발광 재료가 결합된 나노 입자 또는 나노 구조체에 의해 산란되는 동시에 상기 발광 재료에서 발광이 발생되는 광을 플립핑(Flipping)하는 플립핑 미러(Flipping Mirror);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 시스템에서, 상기 플립핑 미러가 플립 온(flipped-on)하면, 롱패스 필터(Longpass Filter)를 통과한 광으로부터 상기 발광 재료의 발광 신호를 분광계가 측정하고, 상기 플립핑 미러가 플립 오프(flipped-off)하면, 상기 플립핑 미러를 통과한 광으로부터 상기 나노 입자 또는 나노 구조체의 위치를 특정할 수 있는 산란광 신호를 고감도 고속 광센서가 측정하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 시스템에서, 상기 플립핑 미러가 플립 오프(flipped-off)하면, 롱패스 필터(Longpass Filter)를 통과한 광으로부터 상기 발광 재료의 발광 신호를 분광계가 측정하고, 상기 플립핑 미러가 플립 온(flipped-on)하면, 상기 플립핑 미러를 통과한 광으로부터 상기 나노 입자 또는 나노 구조체의 위치를 특정할 수 있는 산란광 신호를 고감도 고속 광센서가 측정하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 시스템은, 발광 재료가 결합된 나노 입자 또는 나노 구조체; 및 발광 재료가 결합된 나노 입자 또는 나노 구조체에 의해 산란되는 동시에 상기 발광 재료에서 발광이 발생되는 광을 분광하는 제 1 다이크로익 빔 스플리터(Dichroic Beam Splitter);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 시스템은, 분광된 일부 광으로부터 상기 나노 입자 또는 나노 구조체의 위치를 특정할 수 있는 산란광 신호를 측정하는 제 1 고감도 고속 광센서;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 시스템은, 롱패스 필터를 통과한 분광된 다른 일부 광으로부터 상기 발광 재료의 발광 신호를 측정하는 제 2 고감도 고속 광센서;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 시스템은, 롱패스 필터를 통과한 분광된 다른 일부 광으로부터 상기 발광 재료의 발광 신호를 측정하는 분광계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 시스템은, 상기 제 1 다이크로익 빔 스플리터에 의해 분광된 다른 일부 광을 분광하는 제 2 다이크로익 빔 스플리터;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 시스템은, 상기 제 2 다이크로익 빔 스플리터에 의해 분광된 일부 광으로부터 상기 발광 재료의 발광 신호를 측정하는 제 2 고감도 고속 광센서;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 시스템은, 상기 제 2 다이크로익 빔 스플리터에 의해 분광된 다른 일부 광으로부터 상기 발광 재료의 발광 신호를 측정하는 분광계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 시스템은, 상기 제 2 다이크로익 빔 스플리터의 앞의 위치에 제 1 롱패스 필터가 위치하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 시스템은, 상기 제 2 고감도 고속 광센서의 앞의 위치 또는 상기 분광계의 앞의 위치에 하나 이상의 롱패스 필터가 위치하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 시스템은, 상기 제 2 고감도 고속 광센서의 앞의 위치에 제 2 롱패스 필터가 위치하고, 상기 분광계의 앞의 위치에 제 3 롱패스 필터가 위치하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 시스템에서, 상기 나노 입자 또는 나노 구조체의 위치에서 발생하는 제 1 발광 신호와 그 이외의 위치에서 발생하는 제 2 발광 신호를 비교하여 발광 조절 효율의 정량 분석을 수행하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 시스템에서, 상기 정량 분석은 하기식 1에 의해 수행되는 것을 특징으로 한다.
[하기식 1]
EF = (IAu NT - Iblank) / Iblank) (1)
- 여기서, EF는 향상 인자(Enhancement Factors)이고, IAu NT 는 상기 제 1 발광 신호의 세기(Intensity) 또는 분광 스펙트럼 신호를 나타내며, Iblank 는 상기 제 2 발광 신호의 광의 세기 또는 스펙트럼 신호임 -
또한, 본 발명에 따른 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 시스템은, 광을 방출하는 광원; 및 방출된 광을 분광하는 롱패스 빔 스플리터(Longpass Beam Splitter);를 포함하며, 분광된 일부 광이 발광 재료가 결합된 나노 입자 또는 나노 구조체에 의해 산란되는 동시에 상기 발광 재료에서 발광이 발생되는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 방법은, 광원에 의해 광을 방출하는 단계(S10); 롱패스 빔 스플리터에 의해 방출된 광을 분광하는 단계(S20); 분광된 일부 광이 발광 재료가 결합된 나노 입자 또는 나노 구조체에 의해 산란되는 동시에 상기 발광 재료에서 발광이 발생되는 단계(S30); 산란되는 동시에 발광이 발생되는 일부 광을 플립핑 미러에 의해 플립핑하는 단계(S40); 상기 플립핑 미러가 플립 온하면, 롱패스 필터를 통과한 광으로부터 분광계에 의해 발광 재료의 발광 신호를 측정하거나 또는 상기 플립핑 미러를 통과한 광으로부터 고감도 고속 광센서에 의해 상기 나노 입자 또는 나노 구조체의 위치를 특정할 수 있는 산란광 신호를 측정하는 단계(S50); 상기 플립핑 미러가 플립 오프하면, 상기 플립핑 미러를 통과한 광으로부터 고감도 고속 광센서에 의해 상기 나노 입자 또는 나노 구조체의 위치를 특정할 수 있는 산란광 신호를 측정하거나 또는 롱패스 필터를 통과한 광으로부터 분광계에 의해 발광 재료의 발광 신호를 측정하는 단계(S60); 및 상기 나노 입자 또는 나노 구조체의 위치에서 발생하는 제 1 발광 신호와 그 이외의 위치에서 발생하는 제 2 발광 신호를 비교하여 발광 조절 효율의 정량 분석을 수행하는 단계(S70);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 방법은, 광원에 의해 광을 방출하는 단계(S100); 롱패스 빔 스플리터에 의해 방출된 광을 분광하는 단계(S200); 분광된 일부 광이 발광 재료가 결합된 나노 입자 또는 나노 구조체에 의해 산란되는 동시에 상기 발광 재료에서 발광이 발생되는 단계(S300); 산란되는 동시에 발광이 발생되는 일부 광을 다이크로익 빔 스플리터에 의해 분광하는 단계(S400); 및 분광된 일부 광으로부터 제 1 고감도 고속 광센서에 의해 상기 나노 입자 또는 나노 구조체의 위치를 특정할 수 있는 산란광 신호를 측정하는 단계(S500);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 방법은, 롱패스 필터를 통과한 분광된 다른 일부 광으로부터 제 2 고감도 고속 광센서에 의해 발광 재료의 발광 신호를 측정하는 단계(S600-1); 상기 나노 입자 또는 나노 구조체의 위치에서 발생하는 제 1 발광 신호와 그 이외의 위치에서 발생하는 제 2 발광 신호를 비교하여 발광 조절 효율의 정량 분석을 수행하는 단계(700-1);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 방법은, 롱패스 필터를 통과한 분광된 다른 일부 광으로부터 분광계에 의해 발광 재료의 발광 신호를 측정하는 단계(S600-2); 상기 나노 입자 또는 나노 구조체의 위치에서 발생하는 제 1 발광 신호와 그 이외의 위치에서 발생하는 제 2 발광 신호를 비교하여 발광 조절 효율의 정량 분석을 수행하는 단계(S700-2);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 방법은, 분광된 다른 일부 광을 제 2 다이크로익 빔 스플리터에 의해 분광하는 단계(S600-3); 상기 제 2 다이크로익 빔 스플리터에 의해 분광된 일부 광으로부터 제 2 고감도 고속 광센서에 의해 발광 재료의 발광 신호를 측정하는 단계(S700-3); 상기 제 2 다이크로익 빔 스플리터에 의해 분광된 다른 일부 광으로부터 분광계에 의해 발광 재료의 발광 신호를 측정하는 단계(S800-3); 상기 나노 입자 또는 나노 구조체의 위치에서 발생하는 제 1 발광 신호와 그 이외의 위치에서 발생하는 제 2 발광 신호를 비교하여 발광 조절 효율의 정량 분석을 수행하는 단계(S900-3);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 방법은, 상기 제 2 다이크로익 빔 스플리터의 앞의 위치에 제 1 롱패스 필터가 위치하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 방법은, 상기 제 2 고감도 고속 광센서의 앞의 위치 또는 상기 분광계의 앞의 위치에 하나 이상의 롱패스 필터가 위치하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 방법은, 상기 제 2 고감도 고속 광센서의 앞의 위치에 제 2 롱패스 필터가 위치하고, 상기 분광계의 앞의 위치에 제 3 롱패스 필터가 위치하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 방법은, 상기 나노 입자 또는 나노 구조체의 위치에서 발생하는 제 1 발광 신호와 그 이외의 위치에서 발생하는 제 2 발광 신호를 비교하여 발광 조절 효율의 정량 분석을 수행하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 방법에서, 상기 정량 분석은 하기식 1에 의해 수행되는 것을 특징한다.
[하기식 1]
EF = (IAu NT - Iblank) / Iblank) (1)
- 여기서, EF는 향상 인자(Enhancement Factors)이고, IAu NT 는 상기 제 1 발광 신호의 세기(Intensity) 또는 분광 스펙트럼 신호를 나타내며, Iblank 는 상기 제 2 발광 신호의 광의 세기 또는 스펙트럼 신호임 -
기타 실시 예의 구체적인 사항은 "발명을 실시하기 위한 구체적인 내용" 및 첨부 "도면"에 포함되어 있다.
본 발명의 이점 및/또는 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 각종 실시 예를 참조하면 명확해질 것이다.
그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 각 실시 예의 구성만으로 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로도 구현될 수도 있으며, 단지 본 명세서에서 개시한 각각의 실시 예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구범위의 각 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐임을 알아야 한다.
본 발명에 의하면, 발광 신호의 변화가 유래되는 나노 입자 또는 나노 구조체의 위치를 추출하는 산란광 신호와, 나노 입자 또는 나노 구조체에 결합된 발광 신호 발생 재료의 발광 신호를 분류하여 동시에 측정하여, 나노 입자 또는 나노 구조체에 의한 발광 신호 조절 변경 능력을 정량적으로 측정 분석할 수 있는 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 시스템 및 분석 방법을 제공하는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 나노 입자 또는 나노 구조체와 측정 대상 물질 간 상호작용 효율을 정량적으로, 실시간 측정 분석하는 기능을 기대할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 시스템 및 분석 방법에서 나노 분광 측정 기술의 개념도.
도 2는 본 발명에 따른 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 시스템 및 분석 방법에서 532㎚ 파장의 광을 측정한 측정 분광 신호 스펙트럼.
도 3은 본 발명에 따른 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 시스템 및 분석 방법에서 633㎚ 파장의 광을 측정한 측정 분광 신호 스펙트럼.
도 4는 본 발명에 따른 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 시스템 및 분석 방법에서 애벌란시 광다이오드 앞에 롱패스 필터를 설치한 후 측정한 발광 신호의 맵핑 이미지.
도 5는 본 발명에 따른 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 시스템 및 분석 방법에서 플립핑 미러 또는 다이크로익 미러에 의해 반사된 나노 입자 또는 나노 구조체의 산란광 맵핑 이미지.
도 6은 본 발명에 따른 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 시스템 및 분석 방법에서 나노 입자 또는 나노 구조체의 위치와 그 이외의 위치에서 측정된 광신호 세기 또는 분광 스펙트럼 신호의 비율을 통해서 추출된 발광 신호 조절 효율을 나타낸 그래프.
도 7은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 시스템의 구성을 나타내는 구성도.
도 8은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 시스템의 구성을 나타내는 구성도.
도 9는 본 발명의 제 3 실시예 및 제 4 실시예에 따른 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 시스템의 구성을 나타내는 구성도.
도 10은 본 발명의 개념도에 따른 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 방법의 전체 흐름을 나타내는 플로우 차트.
도 11은 본 발명의 제 1 실시예 내지 제 4 실시예에 따른 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 방법의 전처리 흐름을 나타내는 플로우 차트.
도 12는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 방법의 후처리 흐름을 나타내는 플로우 차트.
도 13은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 방법의 후처리 흐름을 나타내는 플로우 차트.
도 14는 본 발명의 다른 다양한 실시예에 따른 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 방법의 후처리 흐름을 나타내는 플로우 차트.
도 2는 본 발명에 따른 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 시스템 및 분석 방법에서 532㎚ 파장의 광을 측정한 측정 분광 신호 스펙트럼.
도 3은 본 발명에 따른 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 시스템 및 분석 방법에서 633㎚ 파장의 광을 측정한 측정 분광 신호 스펙트럼.
도 4는 본 발명에 따른 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 시스템 및 분석 방법에서 애벌란시 광다이오드 앞에 롱패스 필터를 설치한 후 측정한 발광 신호의 맵핑 이미지.
도 5는 본 발명에 따른 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 시스템 및 분석 방법에서 플립핑 미러 또는 다이크로익 미러에 의해 반사된 나노 입자 또는 나노 구조체의 산란광 맵핑 이미지.
도 6은 본 발명에 따른 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 시스템 및 분석 방법에서 나노 입자 또는 나노 구조체의 위치와 그 이외의 위치에서 측정된 광신호 세기 또는 분광 스펙트럼 신호의 비율을 통해서 추출된 발광 신호 조절 효율을 나타낸 그래프.
도 7은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 시스템의 구성을 나타내는 구성도.
도 8은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 시스템의 구성을 나타내는 구성도.
도 9는 본 발명의 제 3 실시예 및 제 4 실시예에 따른 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 시스템의 구성을 나타내는 구성도.
도 10은 본 발명의 개념도에 따른 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 방법의 전체 흐름을 나타내는 플로우 차트.
도 11은 본 발명의 제 1 실시예 내지 제 4 실시예에 따른 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 방법의 전처리 흐름을 나타내는 플로우 차트.
도 12는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 방법의 후처리 흐름을 나타내는 플로우 차트.
도 13은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 방법의 후처리 흐름을 나타내는 플로우 차트.
도 14는 본 발명의 다른 다양한 실시예에 따른 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 방법의 후처리 흐름을 나타내는 플로우 차트.
본 발명을 상세하게 설명하기 전에, 본 명세서에서 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 무조건 한정하여 해석되어서는 아니 되며, 본 발명의 발명자가 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해서 각종 용어의 개념을 적절하게 정의하여 사용할 수 있고, 더 나아가 이들 용어나 단어는 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 함을 알아야 한다.
즉, 본 명세서에서 사용된 용어는 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하기 위해서 사용되는 것일 뿐이고, 본 발명의 내용을 구체적으로 한정하려는 의도로 사용된 것이 아니며, 이들 용어는 본 발명의 여러 가지 가능성을 고려하여 정의된 용어임을 알아야 한다.
또한, 본 명세서에서, 단수의 표현은 문맥상 명확하게 다른 의미로 지시하지 않는 이상, 복수의 표현을 포함할 수 있으며, 유사하게 복수로 표현되어 있다고 하더라도 단수의 의미를 포함할 수 있음을 알아야 한다.
본 명세서의 전체에 걸쳐서 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소를 "포함"한다고 기재하는 경우에는, 특별히 반대되는 의미의 기재가 없는 한 임의의 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 임의의 다른 구성 요소를 더 포함할 수도 있다는 것을 의미할 수 있다.
더 나아가서, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소의 "내부에 존재하거나, 연결되어 설치된다"라고 기재한 경우에는, 이 구성 요소가 다른 구성 요소와 직접적으로 연결되어 있거나 접촉하여 설치되어 있을 수 있고, 일정한 거리를 두고 이격되어 설치되어 있을 수도 있으며, 일정한 거리를 두고 이격되어 설치되어 있는 경우에 대해서는 해당 구성 요소를 다른 구성 요소에 고정 내지 연결하기 위한 제 3의 구성 요소 또는 수단이 존재할 수 있으며, 이 제 3의 구성 요소 또는 수단에 대한 설명은 생략될 수도 있음을 알아야 한다.
반면에, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "직접 연결"되어 있다거나, 또는 "직접 접속"되어 있다고 기재되는 경우에는, 제 3의 구성 요소 또는 수단이 존재하지 않는 것으로 이해하여야 한다.
마찬가지로, 각 구성 요소 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 " ~ 사이에"와 "바로 ~ 사이에", 또는 " ~ 에 이웃하는"과 " ~ 에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지의 취지를 가지고 있는 것으로 해석되어야 한다.
또한, 본 명세서에서 "일면", "타면", "일측", "타측", "제 1", "제 2" 등의 용어는, 사용된다면, 하나의 구성 요소에 대해서 이 하나의 구성 요소가 다른 구성 요소로부터 명확하게 구별될 수 있도록 하기 위해서 사용되며, 이와 같은 용어에 의해서 해당 구성 요소의 의미가 제한적으로 사용되는 것은 아님을 알아야 한다.
또한, 본 명세서에서 "상", "하", "좌", "우" 등의 위치와 관련된 용어는, 사용된다면, 해당 구성 요소에 대해서 해당 도면에서의 상대적인 위치를 나타내고 있는 것으로 이해하여야 하며, 이들의 위치에 대해서 절대적인 위치를 특정하지 않는 이상은, 이들 위치 관련 용어가 절대적인 위치를 언급하고 있는 것으로 이해하여서는 아니된다.
또한, 본 명세서에서는 각 도면의 각 구성 요소에 대해서 그 도면 부호를 명기함에 있어서, 동일한 구성 요소에 대해서는 이 구성 요소가 비록 다른 도면에 표시되더라도 동일한 도면 부호를 가지고 있도록, 즉 명세서 전체에 걸쳐 동일한 참조 부호는 동일한 구성 요소를 지시하고 있다.
본 명세서에 첨부된 도면에서 본 발명을 구성하는 각 구성 요소의 크기, 위치, 결합 관계 등은 본 발명의 사상을 충분히 명확하게 전달할 수 있도록 하기 위해서 또는 설명의 편의를 위해서 일부 과장 또는 축소되거나 생략되어 기술되어 있을 수 있고, 따라서 그 비례나 축척은 엄밀하지 않을 수 있다.
또한, 이하에서, 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 구성, 예를 들어, 종래 기술을 포함하는 공지 기술에 대해 상세한 설명은 생략될 수도 있다.
이하, 본 발명의 실시 예에 대해 관련 도면들을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 시스템 및 분석 방법에서 나노 분광 측정 기술의 개념도이다.
도 1을 참조하면, 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 시스템의 나노 분광 측정 기술의 개념도에 의하면, 광원(100)과, 빔 스플리터(200)와, 발광 재료가 결합된 나노 입자 또는 나노 구조체(300)와, 플립핑 미러(Flipping Mirror: 400)와, 고감도 고속 광센서(500)와 롱패스 필터(700)와, 분광계(800)를 포함한다.
이에 대해 좀 더 자세히 설명하도록 한다.
본 발명에 따른 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 시스템에서, 광원(100)은 스스로 빛을 발하는 물체를 통틀어 이르는 말로 광을 방출하는 역할을 수행한다.
본 실시예에서는 설명의 용이함을 위해 이러한 광원(100)으로 532㎚ 또는 633㎚의 파장을 갖는 여기 레이저(Excitation Laser)를 이용하지만 이에 한정되는 것은 아니며, 추후 설명하는 발광 재료에 따라 다양한 파장 길이를 갖는 광원(100)을 이용할 수도 있다.
빔 스플리터(200)는 입사 광선 다발을 강도나 분광선으로 2개 이상으로 나누는 광학 소자로, 일반적으로 강도로 나누기 위해서는 하프 미러를 사용하고, 분광적으로 나누기 위해서는 색 선별 거울을 사용한다.
본 실시예에서는 롱패스 다이크로익 빔 스플리터(Longpass Dichroic Beam Splitter)를 사용한다.
이러한 롱패스 다이크로익 빔 스플리터는 여기 광원(100) 파장대(λE)에서는 반사 특성을 가지며, 명시야 발광(Bright-Field Illumination) 영역(λB)과 형광 영역(λL)은 통과시키도록 설계된 광학 미러(Optical Mirror)일 수 있다.
발광 재료가 결합된 나노 입자 또는 나노 구조체(300)는 다음과 같은 방식으로 형성된다.
본 실시예에서는 나노 입자 또는 나노 구조체를 금(Au)으로 형성하지만 이에 한정되는 것은 아니다.
희생층(Sacrificial layer)을 커버 글라스 상에 스핀 코팅(2500rpm 50초)하고, 200℃ 에서 5분간 베이킹 한다.
희생층 상에 마스크층(Mask layer)을 스핀 코팅(6000rpm 30초)하고, 100℃ 에서 1분간 베이킹 한다.
삼각형 형상의 나노 구조체의 제조를 위해, 마스크 층에 삼각형 구멍을 만드는 피라미드 정점 형상을 갖는 원자간힘 현미경(AFM: Atomic Force Microscope) 프로브로 마스크층을 압입한다.
습식 에칭 공정을 위해, 기판을 현상액에 담그고 15초 동안 교반한다.
접착층으로 삼각형 형상의 나노 구조체를 제외한 희생층과, 마스크층을 제거한다.
다음, 발광 재료를 형성한다.
본 실시예에서는 설명의 용이함을 위해 발광 재료로 이황화 몰리브덴(MoS2)을 사용하지만 이에 한정되는 것은 아니다.
이황화 몰리브덴 필름은 콜드 월 MOCVD 반응기를 사용하여 300 ㎚ 두께의 SiO2 층이 있는 고도로 도핑된(< 0.005 Ω·㎝) p형 Si 기판에서 성장한다.
SiO2/Si 기판은 대기 환경에서 오염을 방지하기 위해 딜레이 없이 미리 세척된 MOCVD 반응기에 로드된다.
Mo(CO)6 및 H2S는 각각 전이 금속(Mo) 및 칼코게나이드(S) 전구체로 사용된다.
여기서, Mo(CO)6의 금속-유기 소스는 분해 온도가 낮기 때문에 저온 성장 공정에 적합하다.
H2S 및 Mo(CO)6의 몰 흐름은 각각 냉각기-히터 테이프로 덮인 질량 흐름 컨트롤러 및 전구체 버블러를 사용하여 제어된다.
반응기 온도가 주위 H2 및 H2S 하에서 400 ℃로 안정화된 후, Mo(CO)6가 첨가된다.
MoS2 필름의 성장을 위해, 반응기 압력을 각각 S/ Mo 및 H2/H2S 몰비가 200 및 14인 10 토르(Torr)의 성장 압력으로 낮춘다.
성장 후 기판을 로드락 챔버로 언로드하고 100 sccm H2 흐름으로 1시간 동안 냉각시킨다.
이와 같이 성장한 이황화 몰리브덴 층을 금 나노 삼각 어레이 기판으로 이전시킨다.
금 나노 삼각 어레이가 있는 유리 기판에 MoS2 층을 옮기기 위해 기판을 먼저 N2 가스로 세척한다.
폴리메틸 메타크릴레이트(PMMA)을 MoS2 필름면에 1500 rpm으로 스핀 코팅한 다음 170°에서 핫 플레이트를 사용하여 5분 동안 베이킹한다.
단층 MoS2가 있는 기판을 DI 순수에 담그면, 층이 DI 순수 표면에 플로팅된다.
플로팅된 MoS2 층은 Au 나노 삼각 어레이가 있는 유리 기판층을 스쿠핑하여 금 나노 삼각 어레이가 있는 유리 기판으로 옮겨진다.
폴리메틸 메타크릴레이트(PMMA)는 염화 메틸렌(Methylene Chloride) 및 이소펜테닐아데노신(IPA)을 사용하여 세척 전 및 세척 후 샘플을 각각 사용하여 제거한다.
이에 의해, 본 실시예에 따른 발광 재료가 결합된 나노 입자 또는 나노 구조체(300)를 획득하게 된다.
플립핑 미러(400), 즉 플립 미러(Flip Mirror)는 앞뒤로 회전할 수 있는 미러이다.
고감도 고속 광센서(500)는 광을 검출하는 검출기의 역할을 수행한다.
이러한 고감도 고속 광센서(500)는 산란광 측정기로써, 예를 들어 애벌란시 광다이오드(APD: Avalanche Photodiode), 광전자 증배관(PMT: Photomultiplier Tube), 시모스(CMOS: Complementary Metal Oxide Semiconductor)를 사용할 수 있다.
롱패스 필터(700)는 어느 이상 대역의 파장을 통과시키고자 할 때 사용하는 필터로 단파장을 차단하고 장파장을 투과시키는 효과를 가진다.
즉, 롱패스 필터(700)는 분광계(800) 앞에 배치되어 잔류 여기 레이저를 차단한다.
롱패스 필터의 차단 파장은 여기 파장에 따라 선택된다.
분광계(800)는 광을 분산시켜 스펙트럼화하고, 각 파장에 대한 스펙트럼 강도를 정량적으로 측정할 수 있도록 한 장치이다.
본 실시예에서는 분광계(800)가 장착된 전자 증폭 전하 결합 소자(EMCCD)가 산란 스펙트럼의 강도를 측정하는데 이용하지만 이에 한정되는 것은 아니다.
상술한 바와 같은 구성에 의한 본 발명에 따른 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 시스템은 다음과 같이 동작한다.
우선, 광원(100)은 532㎚ 또는 633㎚의 파장을 갖는 광을 방출한다.
방출된 광은 롱패스 빔 스플리터, 더 자세하게는 롱패스 다이크로익 빔 스플리터(200)에 의해 분광된다.
분광된 일부 광은 발광 재료가 결합된 나노 입자 또는 나노 구조체(300)에 의해 산란되는 동시에 발광 재료에서 발광이 발생된다.
발광 재료가 결합된 나노 입자 또는 나노 구조체에 의해 산란되는 동시에 발광되는 일부 광은 플립핑 미러(400)에 의해 플립핑(Flipping)하게 된다.
즉, 플립핑 미러(400)가 플립 온(flipped-on)하면, 롱패스 필터(700)를 통과한 광으로부터 분광계(800)가 장착된 EMCCD 등에 의해 발광 재료의 발광 신호를 측정하게 된다.
좀 더 상세하게는 분광계(800)는 발광 신호와 라만 산란광 신호를 함께 측정하게 된다.
또한, 플립핑 미러가 플립 오프(flipped-off)하면, 플립핑 미러(400)를 통과한 광으로부터 나노 입자 또는 나노 구조체(300)의 위치를 특정할 수 있는 산란광 신호를 고감도 고속 광센서(500)가 측정하게 된다.
마찬가지로, 플립핑 미러(400)가 플립 오프(flipped-off)하면, 롱패스 필터(700)를 통과한 광으로부터 분광계(800)가 장착된 EMCCD 등에 의해 발광 재료의 발광 신호를 측정할 수도 있다.
또한, 플립핑 미러가 플립 온(flipped-on)하면, 플립핑 미러(400)를 통과한 광으로부터 나노 입자 또는 나노 구조체(300)의 위치를 특정할 수 있는 산란광 신호를 고감도 고속 광센서(500)가 측정할 수도 있다.
이와 같이, 본 발명에 따른 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 시스템은 나노 입자 또는 나노 구조체(300)의 위치를 특정할 수 있는 산란광 신호를 고감도 고속 광센서(500)에 의해 측정함과 동시에 분광계(800)에 의해 발광 재료의 발광 신호를 측정하게 된다.
즉, 산란광 신호와 발광 신호를 분류하여 동시에 측정할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 시스템에서, 나노 입자 또는 나노 구조체(300)의 위치에서 발생하는 제 1 발광 신호와 그 이외의 위치에서 발생하는 제 2 발광 신호를 비교하여 발광 조절 효율의 정량 분석을 수행할 수 있다.
이때, 정량 분석은 하기식 1에 의해 수행된다.
[하기식 1]
EF = (IAu NT - Iblank) / Iblank) (1)
여기서, EF는 향상 인자(Enhancement Factors)이고, IAu NT 는 상기 제 1 발광 신호의 세기(Intensity) 또는 분광 스펙트럼 신호를 나타내며, Iblank 는 상기 제 2 발광 신호의 광의 세기 또는 스펙트럼 신호이다.
나노 입자 또는 나노 구조체(300)의 영역과 나노 입자 또는 나노 구조체(300)가 없는 블랭크 영역에서 측정된 발광 신호의 광의 세기 비교는 상술한 하기식 (1)을 사용하여 30.8%까지 향상된다.
이와 같이 나노 입자 및 나노 구조체(300)의 위치를 산란광 측정을 통해서 특정할 수 있다.
그리고 나노 입자 및 나노 구조체에 의해서 조절 변경된 측정 대상 재료의 발광 신호를 산란광과 다른 파장 대역에서 동시 측정할 수 있다.
이는 측정 광학계 광경로에 다이크로익 빔 스플리터 또는 플립핑 미러를 설치하여 구현할 수 있다.
실시간 이미징을 위해서는 고감도 고속 광센서와, 분광 스펙트럼 측정을 위해서는 분광계를 설치한다.
도 2는 본 발명에 따른 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 시스템 및 분석 방법에서 532㎚ 파장의 광을 측정한 측정 분광 신호 스펙트럼이다.
도 2를 참조하면, 여기 파장이 532㎚인 광을 측정한 측정 분광 신호 스펙트럼을 확인할 수 있다.
여기서, 흑색선은 노출된(bare) MoS2로부터 측정된 여기된 532nm 광의 스펙트럼이고, 적색선은 금 나노 입자 또는 나노 구조체 어레이에 이전되어 결합된 MoS2로부터 측정된 여기된 532nm 광의 스펙트럼이다.
도 3은 본 발명에 따른 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 시스템 및 분석 방법에서 633㎚ 파장의 광을 측정한 측정 분광 신호 스펙트럼이다.
도 3을 참조하면, 여기 파장이 633㎚인 광을 측정한 측정 분광 신호 스펙트럼을 확인할 수 있다.
여기서, 흑색선은 노출된(bare) MoS2로부터 측정된 여기된 633nm 광의 스펙트럼이고, 적색선은 금 나노 입자 또는 나노 구조체 어레이에 이전되어 결합된 MoS2로부터 측정된 여기된 633nm 광의 스펙트럼이다.
도 4는 본 발명에 따른 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 시스템 및 분석 방법에서 고감도 고속 광센서 앞에 롱패스 필터를 설치한 후 측정한 발광 신호의 맵핑 이미지이고, 도 5는 본 발명에 따른 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 시스템 및 분석 방법에서 플립핑 미러 또는 다이크로익 미러에 의해 반사된 나노 입자 또는 나노 구조체의 산란광 맵핑 이미지이다.
도 4를 참조하면, 고감도 고속 광센서 앞에 롱패스 필터를 설치한 후 측정한 발광 신호의 맵핑 이미지를 확인할 수 있다.
또한, 도 5를 참조하면, 플립핑 미러(400) 또는 다이크로익 미러에 의해 반사된 나노 입자 또는 나노 구조체의 산란광 맵핑 이미지를 확인할 수 있다.
도 6은 본 발명에 따른 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 시스템 및 분석 방법에서 나노 입자 또는 나노 구조체의 위치와 그 이외의 위치에서 측정된 광신호 세기 또는 분광 스펙트럼 신호의 비율을 통해서 추출된 발광 신호 조절 효율을 나타낸 그래프이다.
도 6을 참조하면, 나노 입자 또는 나노 구조체의 위치와 그 이외의 위치에서 측정된 광신호 세기 또는 분광 스펙트럼 신호의 비율을 통해서 추출된 발광 신호 조절 효율을 확인할 수 있다.
흑색선은 모드 볼륨이 a3인 플라즈모닉 공진기의 사이즈 길이 함수로 계산된 퍼셀(Purcell) 향상 인자(Factor)이다.
흑색 사각형 점은 실험적으로 획득한 계산된 퍼셀 인자에 해당하는 X축을 따라 표시되는 단층 금 나노 입자 또는 나노 구조체 공진기의 발광 강화 인자이다.
도 7은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 시스템의 구성을 나타내는 구성도이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 시스템은, 광원(100)과, 롱패스 빔 스플리터(200)와, 발광 재료가 결합된 나노 입자 또는 나노 구조체(300)와, 제 1 다이크로익 빔 스플리터(40)와, 제 1 고감도 고속 광센서(500)와, 제 2 고감도 고속 광센서(600)와, 롱패스 필터(700)를 포함한다.
본 실시예의 구성 요소들은 상술한 개념도의 개념과 동일 또는 유사하다.
우선, 광원(100)은 광을 방출한다.
롱패스 빔 스플리터(200)는 광원(100)에 의해 방출된 광을 분광한다.
이때, 분광된 일부 광이 발광 재료가 결합된 나노 입자 또는 나노 구조체(300)에 의해 산란되는 동시에 발광 재료에서 발광이 발생된다.
나노 입자 또는 나노 구조체(300)는 발광 재료가 결합된다.
제 1 다이크로익 빔 스플리터(400)는 발광 재료가 결합된 나노 입자 또는 나노 구조체(300)에 의해 산란되는 동시에 발광이 발생되는 일부 광을 분광한다.
제 1 고감도 고속 광센서(500)는 제 1 다이크로익 빔 스플리터(400)에 의해 분광된 일부 광으로부터 나노 입자 또는 나노 구조체(300)의 위치를 특정할 수 있는 산란광 신호를 측정한다.
제 2 고감도 고속 광센서(600)는 롱패스 필터(700)를 통과한 제 1 다이크로익 빔 스플리터(400)에 의해 분광된 다른 일부 광으로부터 발광 재료의 발광 신호를 측정한다.
이와 같이 본 발명의 제 1 실시예에 따른 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 시스템은 나노 입자 또는 나노 구조체(300)의 위치를 특정할 수 있는 산란광 신호를 제 1 고감도 고속 광센서(500)에 의해 측정함과 동시에 롱패스 필터(700)를 통과한 분광된 다른 일부 광으로부터 제 2 고감도 고속 광센서(600)에 의해 발광 재료의 발광 신호를 측정하게 된다.
즉, 산란광 신호와 발광 신호를 분류하여 동시에 측정할 수 있다.
또한, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 시스템에서, 발광 재료가 결합된 나노 입자 또는 나노 구조체(300)의 위치에서 발생하는 제 1 발광 신호와 그 이외의 위치에서 발생하는 제 2 발광 신호를 비교하여 발광 조절 효율의 정량 분석을 수행할 수 있다.
이때, 정량 분석은 하기식 1에 의해 수행된다.
[하기식 1]
EF = (IAu NT - Iblank) / Iblank) (1)
여기서, EF는 향상 인자(Enhancement Factors)이고, IAu NT 는 상기 제 1 발광 신호의 세기(Intensity) 또는 분광 스펙트럼 신호를 나타내며, Iblank 는 상기 제 2 발광 신호의 광의 세기 또는 스펙트럼 신호이다.
나노 입자 또는 나노 구조체(300)의 영역과 나노 입자 또는 나노 구조체(300)가 없는 블랭크 영역에서 측정된 발광 신호의 광의 세기 비교는 상술한 하기식 (1)을 사용하여 30.8%까지 향상된다.
도 8은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 시스템의 구성을 나타내는 구성도이다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 시스템은, 광원(100)과, 롱패스 빔 스플리터(200)와, 발광 재료가 결합된 나노 입자 또는 나노 구조체(300)와, 제 1 다이크로익 빔 스플리터(400)와, 제 1 고감도 고속 광센서(500)와, 롱패스 필터(700)와, 분광계(800)를 포함한다.
본 실시예의 구성 요소들은 상술한 개념도의 개념과 동일 또는 유사하다.
우선, 광원(100)은 광을 방출한다.
롱패스 빔 스플리터(200)는 광원(100)에 의해 방출된 광을 분광한다.
이때, 분광된 일부 광이 발광 재료가 결합된 나노 입자 또는 나노 구조체(300)에 의해 산란되는 동시에 발광 재료에서 발광이 발생된다.
나노 입자 또는 나노 구조체(300)는 발광 재료가 결합된다.
제 1 다이크로익 빔 스플리터(400)는 발광 재료가 결합된 나노 입자 또는 나노 구조체(300)에 의해 산란되는 동시에 발광이 발생되는 일부 광을 분광한다.
제 1 고감도 고속 광센서(500)는 제 1 다이크로익 빔 스플리터(400)에 의해 분광된 일부 광으로부터 나노 입자 또는 나노 구조체(300)의 위치를 특정할 수 있는 산란광 신호를 측정한다.
분광계(800)는 롱패스 필터(700)를 통과한 제 1 다이크로익 빔 스플리터(400)에 의해 분광된 다른 일부 광으로부터 발광 재료의 발광 신호를 측정한다.
이와 같이 본 발명의 제 2 실시예에 따른 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 시스템은 나노 입자 또는 나노 구조체(300)의 위치를 특정할 수 있는 산란광 신호를 제 1 고감도 고속 광센서(500)에 의해 측정함과 동시에 롱패스 필터(700)를 통과한 분광된 다른 일부 광으로부터 분광계(800)에 의해 발광 재료의 발광 신호를 측정하게 된다.
즉, 산란광 신호와 발광 신호를 분류하여 동시에 측정할 수 있다.
또한, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 시스템에서, 발광 재료가 결합된 나노 입자 또는 나노 구조체(300)의 위치에서 발생하는 제 1 발광 신호와 그 이외의 위치에서 발생하는 제 2 발광 신호를 비교하여 발광 조절 효율의 정량 분석을 수행할 수 있다.
이때, 정량 분석은 하기식 1에 의해 수행된다.
[하기식 1]
EF = (IAu NT - Iblank) / Iblank) (1)
여기서, EF는 향상 인자(Enhancement Factors)이고, IAu NT 는 상기 제 1 발광 신호의 세기(Intensity) 또는 분광 스펙트럼 신호를 나타내며, Iblank 는 상기 제 2 발광 신호의 광의 세기 또는 스펙트럼 신호이다.
나노 입자 또는 나노 구조체(300)의 영역과 나노 입자 또는 나노 구조체(300)가 없는 블랭크 영역에서 측정된 발광 신호의 광의 세기 비교는 상술한 하기식 (1)을 사용하여 30.8%까지 향상된다.
도 9는 본 발명의 다른 다양한 실시예에 따른 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 시스템의 구성을 나타내는 구성도이다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 다른 다양한 실시예에 따른 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 시스템은, 광원(100)과, 롱패스 빔 스플리터(200)와, 발광 재료가 결합된 나노 입자 또는 나노 구조체(300)와, 제 1 다이크로익 빔 스플리터(400)와, 제 1 고감도 고속 광센서(500)와, 제 2 고감도 고속 광센서(600)와, 제 1 롱패스 필터(700)와, 제 2 롱패스 필터(710)와, 제 3 롱패스 필터(720)와, 분광계(800)를 포함한다.
본 실시예의 구성 요소들은 상술한 개념도의 개념과 동일 또는 유사하다.
우선, 광원(100)은 광을 방출한다.
롱패스 빔 스플리터(200)는 광원(100)에 의해 방출된 광을 분광한다.
이때, 분광된 일부 광이 발광 재료가 결합된 나노 입자 또는 나노 구조체(300)에 의해 산란되는 동시에 발광 재료에서 발광이 발생된다.
나노 입자 또는 나노 구조체(300)는 발광 재료가 결합된다.
제 1 다이크로익 빔 스플리터(400)는 발광 재료가 결합된 나노 입자 또는 나노 구조체(300)에 의해 산란되는 동시에 발광이 발생되는 일부 광을 분광한다.
제 1 고감도 고속 광센서(500)는 제 1 다이크로익 빔 스플리터(400)에 의해 분광된 일부 광으로부터 나노 입자 또는 나노 구조체(300)의 위치를 특정할 수 있는 산란광 신호를 측정한다.
여기까지는 제 1 실시예 및 제 2 실시예와 동일하다.
다음부터, 제 1 실시예 및 제 2 실시예와 다른 다양한 실시예에 대해 설명한다.
제 2 다이크로익 빔 스플리터(900)는, 제 1 다이크로익 빔 스플리터(400)에 의해 분광된 다른 일부 광을 분광한다.
즉, 제 2 다이크로익 빔 스플리터(900)는 제 1 다이크로익 빔 스플리터(400)에 의해 분광된 다른 일부 광을 분광한다.
여기서, 제 2 다이크로익 스플리터(900)는, 형광 파장대(λL)는 반사하고, 명시야 발광 영역(λB)은 통과시키거나, 또는 그 반대의 역할을 하도록 설계된 광학 미러일 수 있다.
또한, 제 2 고감도 고속 광센서(600)는 제 2 다이크로익 빔 스플리터(900)에 의해 분광된 일부 광으로부터 발광 재료의 발광 신호를 측정한다.
또한, 분광계(800)는 제 2 다이크로익 빔 스플리터(900)에 의해 분광된 다른 일부 광으로부터 발광 재료의 발광 신호를 측정 한다.
이때, 본 발명에 따른 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 시스템은, 제 2 다이크로익 빔 스플리터(900)의 앞의 위치에 제 1 롱패스 필터(700)가 위치할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 시스템은, 제 2 다이크로익 빔 스플리터(900)의 앞의 위치에 제 1 롱패스 필터(700)가 위치한 상태에서, 제 2 고감도 고속 광센서(600)의 앞의 위치 또는 분광계(800)의 앞의 위치에 하나 이상의 롱패스 필터가 위치할 수 있다.
좀 더 상세하게는, 제 2 다이크로익 빔 스플리터(900)의 앞의 위치에 제 1 롱패스 필터(700)가 위치한 상태에서, 제 2 고감도 고속 광센서(600)의 앞의 위치에는 제 2 롱패스 필터(710)가 위치하거나 또는 분광계(800)의 앞의 위치에 제 3 롱패스 필터(720)가 위치할 수 있다.
물론, 제 2 다이크로익 빔 스플리터(900)의 앞의 위치에 제 1 롱패스 필터(700)가 위치한 상태에서, 제 2 고감도 고속 광센서(600)의 앞의 위치에는 제 2 롱패스 필터(710)가, 분광계(800)의 앞의 위치에 제 3 롱패스 필터(720)가 함께 위치할 수도 있다.
한편, 본 발명에 따른 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 시스템은, 제 2 다이크로익 빔 스플리터(900)의 앞의 위치에 제 1 롱패스 필터(700)가 위치하지 않은 상태에서, 제 2 고감도 고속 광센서의 앞의 위치에 제 2 롱패스 필터가 위치하고, 상기 분광계의 앞의 위치에 제 3 롱패스 필터가 함께 위치할 수 있다.
이와 같이 본 발명의 제 3 실시예에 따른 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 시스템은 나노 입자 또는 나노 구조체(300)의 위치를 특정할 수 있는 산란광 신호를 제 1 고감도 고속 광센서(500)에 의해 측정함과 동시에 제 2 고감도 고속 광센서(600)와, 분광계(800)에 의해 발광 재료의 발광 신호를 측정하게 된다.
즉, 산란광 신호와 발광 신호를 분류하여 동시에 측정할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 시스템에서, 나노 입자 또는 나노 구조체(300)의 위치에서 발생하는 제 1 발광 신호와 그 이외의 위치에서 발생하는 제 2 발광 신호를 비교하여 발광 조절 효율의 정량 분석을 수행한다.
이때, 정량 분석은 하기식 1에 의해 수행된다.
[하기식 1]
EF = (IAu NT - Iblank) / Iblank) (1)
여기서, EF는 향상 인자(Enhancement Factors)이고, IAu NT 는 상기 제 1 발광 신호의 세기(Intensity) 또는 분광 스펙트럼 신호를 나타내며, Iblank 는 상기 제 2 발광 신호의 광의 세기 또는 스펙트럼 신호이다.
나노 입자 또는 나노 구조체(300)의 영역과 나노 입자 또는 나노 구조체(300)가 없는 블랭크 영역에서 측정된 발광 신호의 광의 세기 비교는 상술한 하기식 (1)을 사용하여 30.8%까지 향상된다.
도 10은 본 발명의 개념도에 따른 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 방법의 전체 흐름을 나타내는 플로우 차트이다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 개념도에 따른 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 방법은 총 7개의 단계를 포함한다.
제 1 단계(S10)에서, 광원(100)에 의해 광을 방출한다.
제 2 단계(S20)에서, 롱패스 빔 스플리터(200)에 의해 방출된 광을 분광한다.
제 3 단계(S30)에서, 분광된 일부 광이 발광 재료가 결합된 나노 입자 또는 나노 구조체(300)에 의해 산란되는 동시에 발광 재료에서 발광이 발생된다.
제 4 단계(S40)에서, 산란되는 동시에 발광이 발생되는 일부 광을 플립핑 미러(400)에 의해 플립핑한다.
제 5 단계(S50)에서, 플립핑 미러(400)가 플립 온하면, 롱패스 필터(700)를 통과한 광으로부터 분광계(800)에 의해 발광 재료의 발광 신호를 측정한다.
제 6 단계(S60)에서, 플립핑 미러(400)가 플립 오프하면, 플립핑 미러(400)를 통과한 광으로부터 고감도 고속 광센서(500)에 의해 나노 입자 또는 나노 구조체(300)의 위치를 특정할 수 있는 산란광 신호를 측정한다.
제 7 단계(S70)에서, 나노 입자 또는 나노 구조체(300)의 위치에서 발생하는 제 1 발광 신호와 그 이외의 위치에서 발생하는 제 2 발광 신호를 비교하여 발광 조절 효율의 정량 분석을 수행한다.
이와 같이 본 발명의 개념도에 따른 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 방법은 나노 입자 또는 나노 구조체(300)의 위치를 특정할 수 있는 산란광 신호를 고감도 고속 광센서(500)에 의해 측정함과 동시에 분광계(800)에 의해 발광 재료의 발광 신호를 측정하게 된다.
즉, 산란광 신호와 발광 신호를 분류하여 동시에 측정할 수 있다.
또한, 나노 입자 또는 나노 구조체(300)의 위치에서 발생하는 제 1 발광 신호와 그 이외의 위치에서 발생하는 제 2 발광 신호를 비교하여 발광 조절 효율의 정량 분석을 수행할 수 있다.
이때, 정량 분석은 하기식 1에 의해 수행된다.
[하기식 1]
EF = (IAu NT - Iblank) / Iblank) (1)
여기서, EF는 향상 인자(Enhancement Factors)이고, IAu NT 는 상기 제 1 발광 신호의 세기(Intensity) 또는 분광 스펙트럼 신호를 나타내며, Iblank 는 상기 제 2 발광 신호의 광의 세기 또는 스펙트럼 신호이다.
나노 입자 또는 나노 구조체(300)의 영역과 나노 입자 또는 나노 구조체(300)가 없는 블랭크 영역에서 측정된 발광 신호의 광의 세기 비교는 상술한 하기식 (1)을 사용하여 30.8%까지 향상된다.
도 11은 본 발명의 제 1 실시예 내지 제 4 실시예에 따른 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 방법의 전처리 흐름을 나타내는 플로우 차트이다.
도 11을 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예 내지 제 4 실시예에 따른 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 방법의 전처리는 동일하며, 5개의 단계를 포함한다.
제 1 단계(S100)에서는, 광원(100)에 의해 광을 방출한다.
제 2 단계(S200)에서는, 롱패스 빔 스플리터(200)에 의해 방출된 광을 분광한다.
제 3 단계(S300)에서는, 롱패스 빔 스플리터(200)에 의해 분광된 일부 광이 발광 재료가 결합된 나노 입자 또는 나노 구조체(300)에 의해 산란되는 동시에 발광 재료에서 발광이 발생된다.
제 4 단계(S400)에서는, 산란되는 동시에 발광이 발생되는 일부 광을 다이크로익 빔 스플리터(400)에 의해 분광한다.
제 5 단계(S500)에서는, 분광된 일부 광으로부터 제 1 고감도 고속 광센서(500)에 의해 나노 입자 또는 나노 구조체(300의 위치를 특정할 수 있는 산란광 신호를 측정한다.
이와 같이, 본 발명의 제 1 실시예 내지 제 4 실시예에서는, 상술한 바와 같은 총 5개의 전처리 단계를 가진다.
도 12는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 방법의 후처리 흐름을 나타내는 플로우 차트이다.
도 12를 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 방법에서는 총 2개의 후처리 단계를 포함한다.
제 6 단게(S600-1)에서는, 롱패스 필터(700)를 통과한 분광된 다른 일부 광으로부터 제 2 고감도 고속 광센서(600)에 의해 발광 재료의 발광 신호를 측정한다.
제 7 단계(700-1)에서는, 나노 입자 또는 나노 구조체(300)의 위치에서 발생하는 제 1 발광 신호와 그 이외의 위치에서 발생하는 제 2 발광 신호를 비교하여 발광 조절 효율의 정량 분석을 수행한다.
이와 같이 본 발명의 제 1 실시예에 따른 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 방법은 나노 입자 또는 나노 구조체(300)의 위치를 특정할 수 있는 산란광 신호를 제 1 고감도 고속 광센서(500)에 의해 측정함과 동시에 제 2 고감도 고속 광센서(600)에 의해 발광 재료의 발광 신호를 측정하게 된다.
즉, 산란광 신호와 발광 신호를 분류하여 동시에 측정할 수 있다.
또한, 나노 입자 또는 나노 구조체(300)의 위치에서 발생하는 제 1 발광 신호와 그 이외의 위치에서 발생하는 제 2 발광 신호를 비교하여 발광 조절 효율의 정량 분석을 수행할 수 있다.
이때, 정량 분석은 하기식 1에 의해 수행된다.
[하기식 1]
EF = (IAu NT - Iblank) / Iblank) (1)
여기서, EF는 향상 인자(Enhancement Factors)이고, IAu NT 는 상기 제 1 발광 신호의 세기(Intensity) 또는 분광 스펙트럼 신호를 나타내며, Iblank 는 상기 제 2 발광 신호의 광의 세기 또는 스펙트럼 신호이다.
나노 입자 또는 나노 구조체(300)의 영역과 나노 입자 또는 나노 구조체(300)가 없는 블랭크 영역에서 측정된 발광 신호의 광의 세기 비교는 상술한 하기식 (1)을 사용하여 30.8%까지 향상된다.
도 13은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 방법의 후처리 흐름을 나타내는 플로우 차트이다.
도 13을 참조하면, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 나노 입자 또는 나노 구조체(300)에서 발생된 분광 신호 분석 방법에서는 총 2개의 후처리 단계를 포함한다.
제 6 단계(S600-2)에서는, 롱패스 필터(700)를 통과한 분광된 다른 일부 광으로부터 분광계(800)에 의해 발광 재료의 발광 신호를 측정한다.
제 7 단계(S700-2)에서는, 나노 입자 또는 나노 구조체(300)의 위치에서 발생하는 제 1 발광 신호와 그 이외의 위치에서 발생하는 제 2 발광 신호를 비교하여 발광 조절 효율의 정량 분석을 수행한다.
이와 같이 본 발명의 제 2 실시예에 따른 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 방법은 나노 입자 또는 나노 구조체(300)의 위치를 특정할 수 있는 산란광 신호를 제 1 고감도 고속 광센서(500)에 의해 측정함과 동시에 분광계(800)에 의해 발광 재료의 발광 신호를 측정하게 된다.
즉, 산란광 신호와 발광 신호를 분류하여 동시에 측정할 수 있다.
또한, 나노 입자 또는 나노 구조체(300)의 위치에서 발생하는 제 1 발광 신호와 그 이외의 위치에서 발생하는 제 2 발광 신호를 비교하여 발광 조절 효율의 정량 분석을 수행할 수 있다.
이때, 정량 분석은 하기식 1에 의해 수행된다.
[하기식 1]
EF = (IAu NT - Iblank) / Iblank) (1)
여기서, EF는 향상 인자(Enhancement Factors)이고, IAu NT 는 상기 제 1 발광 신호의 세기(Intensity) 또는 분광 스펙트럼 신호를 나타내며, Iblank 는 상기 제 2 발광 신호의 광의 세기 또는 스펙트럼 신호이다.
나노 입자 또는 나노 구조체(300)의 영역과 나노 입자 또는 나노 구조체(300)가 없는 블랭크 영역에서 측정된 발광 신호의 광의 세기 비교는 상술한 하기식 (1)을 사용하여 30.8%까지 향상된다.
도 14는 본 발명의 다른 다양한 실시예에 따른 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 방법의 후처리 흐름을 나타내는 플로우 차트이다.
도 14를 참조하면, 본 발명의 다른 다양한 실시예에 따른 나노 입자 또는 나노 구조체(300)에서 발생된 분광 신호 분석 방법에서는 총 4개의 후처리 단계를 포함한다.
제 6 단계(S600-3)에서, 분광된 다른 일부 광을 제 2 다이크로익 빔 스플리터(900)에 의해 분광한다.
즉, 제 2 다이크로익 빔 스플리터(900)는 제 1 다이크로익 빔 스플리터(400)에 의해 분광된 다른 일부 광을 분광한다.
여기서, 제 2 다이크로익 스플리터(900)는, 형광 파장대(λL)는 반사하고, 명시야 발광 영역(λB)은 통과시키거나, 또는 그 반대의 역할을 하도록 설계된 광학 미러일 수 있다.
제 7 단계(S700-3)에서, 제 2 다이크로익 빔 스플리터(900)에 의해 분광된 일부 광으로부터 제 2 고감도 고속 광센서(600)에 의해 발광 재료의 발광 신호를 측정한다.
제 8 단계(S800-3)에서, 제 2 다이크로익 빔 스플리터(900)에 의해 분광된 다른 일부 광으로부터 분광계(800)에 의해 발광 재료의 발광 신호를 측정한다.
이때, 제 7 단계(S700-3)와, 제 8 단계(S800-3)는 동시에 진행될 수도 있고, 순차 또는 역순차로 진행될 수도 있다.
또한, 본 발명에 따른 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 시스템은, 제 2 다이크로익 빔 스플리터(900)의 앞의 위치에 제 1 롱패스 필터(700)가 위치할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 시스템은, 제 2 다이크로익 빔 스플리터(900)의 앞의 위치에 제 1 롱패스 필터(700)가 위치한 상태에서, 제 2 고감도 고속 광센서(600)의 앞의 위치 또는 분광계(800)의 앞의 위치에 하나 이상의 롱패스 필터가 위치할 수 있다.
좀 더 상세하게는, 제 2 다이크로익 빔 스플리터(900)의 앞의 위치에 제 1 롱패스 필터(700)가 위치한 상태에서, 제 2 고감도 고속 광센서(600)의 앞의 위치에는 제 2 롱패스 필터(710)가 위치하거나 또는 분광계(800)의 앞의 위치에 제 3 롱패스 필터(720)가 위치할 수 있다.
물론, 제 2 다이크로익 빔 스플리터(900)의 앞의 위치에 제 1 롱패스 필터(700)가 위치한 상태에서, 제 2 고감도 고속 광센서(600)의 앞의 위치에는 제 2 롱패스 필터(710)가, 분광계(800)의 앞의 위치에 제 3 롱패스 필터(720)가 함께 위치할 수도 있다.
한편, 본 발명에 따른 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 시스템은, 제 2 다이크로익 빔 스플리터(900)의 앞의 위치에 제 1 롱패스 필터(700)가 위치하지 않은 상태에서, 제 2 고감도 고속 광센서의 앞의 위치에 제 2 롱패스 필터가 위치하고, 상기 분광계의 앞의 위치에 제 3 롱패스 필터가 함께 위치할 수 있다.
제 9 단계(S900-3)에서, 나노 입자 또는 나노 구조체(300)의 위치에서 발생하는 제 1 발광 신호와 그 이외의 위치에서 발생하는 제 2 발광 신호를 비교하여 발광 조절 효율의 정량 분석을 수행한다.
이와 같이 본 발명의 다른 다양한 실시예에 따른 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 방법은 나노 입자 또는 나노 구조체(300)의 위치를 특정할 수 있는 산란광 신호를 제 1 고감도 고속 광센서(500)에 의해 측정함과 동시에 제 2 고감도 고속 광센서(600)와, 분광계(800)에 의해 발광 재료의 발광 신호를 측정하게 된다.
즉, 산란광 신호와 발광 신호를 분류하여 동시에 측정할 수 있다.
또한, 나노 입자 또는 나노 구조체(300)의 위치에서 발생하는 제 1 발광 신호와 그 이외의 위치에서 발생하는 제 2 발광 신호를 비교하여 발광 조절 효율의 정량 분석을 수행할 수 있다.
이때, 정량 분석은 하기식 1에 의해 수행된다.
[하기식 1]
EF = (IAu NT - Iblank) / Iblank) (1)
여기서, EF는 향상 인자(Enhancement Factors)이고, IAu NT 는 상기 제 1 발광 신호의 세기(Intensity) 또는 분광 스펙트럼 신호를 나타내며, Iblank 는 상기 제 2 발광 신호의 광의 세기 또는 스펙트럼 신호이다.
나노 입자 또는 나노 구조체(300)의 영역과 나노 입자 또는 나노 구조체(300)가 없는 블랭크 영역에서 측정된 발광 신호의 광의 세기 비교는 상술한 하기식 (1)을 사용하여 30.8%까지 향상된다.
본 발명의 제 1 실시예, 제 2 실시예, 다른 다양한 실시예에 따르면, 측정 광경로에 위치한 다이크로익 빔 스플리터에 의해 산란광(Scattering)과 발광 신호(Photoemission)이 분리된다.
측정 신호를 맵핑 혹은 스펙트럼 측정 목적에 따라서 측정기는 고감도 고속 광센서, 분광계, 혹은 고감도 고속 광센서와, 분광계를 동시에 혼용하는 것이 가능하다.
이와 같이 본 발명에 의하면, 발광 신호의 변화가 유래되는 나노 입자 또는 나노 구조체의 위치를 산란광 신호에서 추출하고, 이에 결합된 발광 신호 발생 재료의 신호를 동시에 측정하여 나노 입자 또는 나노 구조체에 의한 발광 신호 조절 변경 능력을 정량적으로 측정 분석할 수 있는 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 시스템 및 분석 방법을 제공하는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 나노 입자 또는 나노 구조체와 측정 대상 물질 간 상호작용 효율을 정량적으로, 실시간 측정 분석하는 기능을 기대할 수 있는 효과가 있다.
이와 같이 본 발명에 의하면, 발광 신호의 변화가 유래되는 나노 입자 또는 나노 구조체의 위치를 산란광 신호에서 추출하고, 이에 결합된 발광 신호 발생 재료의 신호를 동시에 측정하여 나노 입자 또는 나노 구조체에 의한 발광 신호 조절 변경 능력을 정량적으로 측정 분석할 수 있는 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 시스템 및 분석 방법을 제공하는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 나노 입자 또는 나노 구조체와 측정 대상 물질 간 상호작용 효율을 정량적으로, 실시간 측정 분석하는 기능을 기대할 수 있는 효과가 있다.
이상, 일부 예를 들어서 본 발명의 바람직한 여러 가지 실시 예에 대해서 설명하였지만, 본 "발명을 실시하기 위한 구체적인 내용" 항목에 기재된 여러 가지 다양한 실시 예에 관한 설명은 예시적인 것에 불과한 것이며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이상의 설명으로부터 본 발명을 다양하게 변형하여 실시하거나 본 발명과 균등한 실시를 행할 수 있다는 점을 잘 이해하고 있을 것이다.
또한, 본 발명은 다른 다양한 형태로 구현될 수 있기 때문에 본 발명은 상술한 설명에 의해서 한정되는 것이 아니며, 이상의 설명은 본 발명의 개시 내용이 완전해지도록 하기 위한 것으로 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것일 뿐이며, 본 발명은 청구범위의 각 청구항에 의해서 정의될 뿐임을 알아야 한다.
100 : 광원
200 : 롱패스 빔 스플리터
300 : 나노 입자 또는 나노 구조체
400 : 제 1 다이크로익 빔 스플리터
500 : 제 1 고감도 고속 광센서
600 : 제 2 고감도 고속 광센서
700 : 제 1 롱패스 필터
710 : 제 2 롱패스 필터
720 : 제 3 롱패스 필터
800 : 분광계
200 : 롱패스 빔 스플리터
300 : 나노 입자 또는 나노 구조체
400 : 제 1 다이크로익 빔 스플리터
500 : 제 1 고감도 고속 광센서
600 : 제 2 고감도 고속 광센서
700 : 제 1 롱패스 필터
710 : 제 2 롱패스 필터
720 : 제 3 롱패스 필터
800 : 분광계
Claims (21)
- 광을 방출하는 광원;
방출된 광을 분광하는 롱패스 빔 스플리터(Longpass Beam Splitter);
발광 재료가 결합된 나노 입자 또는 나노 구조체; 및
발광 재료가 결합된 나노 입자 또는 나노 구조체에 의해 산란되는 동시에 상기 발광 재료에서 발광이 발생되는 광을 분광하는 제 1 다이크로익 빔 스플리터(Dichroic Beam Splitter);를 포함하며,
분광된 일부 광이 발광 재료가 결합된 나노 입자 또는 나노 구조체에 의해 산란되는 동시에 상기 발광 재료에서 발광이 발생되고,
상기 나노 입자 또는 나노 구조체의 위치에서 발생하는 제 1 발광 신호와 그 이외의 위치에서 발생하는 제 2 발광 신호를 비교하여 발광 조절 효율의 정량 분석을 수행하는 것을 특징으로 하는,
빔 스플리터를 이용한 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 시스템.
- 제 1 항에 있어서,
분광된 일부 광으로부터 상기 나노 입자 또는 나노 구조체의 위치를 특정할 수 있는 산란광 신호를 측정하는 제 1 고감도 고속 광센서;를 포함하는 것을 특징으로 하는,
빔 스플리터를 이용한 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 시스템.
- 제 2 항에 있어서,
롱패스 필터를 통과한 분광된 다른 일부 광으로부터 상기 발광 재료의 발광 신호를 측정하는 제 2 고감도 고속 광센서;를 포함하는 것을 특징으로 하는,
빔 스플리터를 이용한 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 시스템.
- 제 2 항에 있어서,
롱패스 필터를 통과한 분광된 다른 일부 광으로부터 상기 발광 재료의 발광 신호를 측정하는 분광계;를 포함하는 것을 특징으로 하는,
빔 스플리터를 이용한 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 시스템.
- 제 2 항에 있어서,
상기 제 1 다이크로익 빔 스플리터에 의해 분광된 다른 일부 광을 분광하는 제 2 다이크로익 빔 스플리터;를 포함하는 것을 특징으로 하는,
빔 스플리터를 이용한 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 시스템.
- 제 5 항에 있어서,
상기 제 2 다이크로익 빔 스플리터에 의해 분광된 일부 광으로부터 상기 발광 재료의 발광 신호를 측정하는 제 2 고감도 고속 광센서;를 포함하는 것을 특징으로 하는,
빔 스플리터를 이용한 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 시스템.
- 제 6 항에 있어서,
상기 제 2 다이크로익 빔 스플리터에 의해 분광된 다른 일부 광으로부터 상기 발광 재료의 발광 신호를 측정하는 분광계;를 포함하는 것을 특징으로 하는,
빔 스플리터를 이용한 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 시스템.
- 제 7 항에 있어서,
상기 제 2 다이크로익 빔 스플리터의 앞의 위치에 제 1 롱패스 필터가 위치하는 것을 특징으로 하는,
빔 스플리터를 이용한 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 시스템.
- 제 8 항에 있어서,
상기 제 2 고감도 고속 광센서의 앞의 위치 또는 상기 분광계의 앞의 위치에 하나 이상의 롱패스 필터가 위치하는 것을 특징으로 하는,
빔 스플리터를 이용한 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 시스템.
- 제 7 항에 있어서,
상기 제 2 고감도 고속 광센서의 앞의 위치에 제 2 롱패스 필터가 위치하고, 상기 분광계의 앞의 위치에 제 3 롱패스 필터가 위치하는 것을 특징으로 하는,
빔 스플리터를 이용한 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 시스템.
- 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 정량 분석은 하기식 1에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는,
빔 스플리터를 이용한 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 시스템.
[하기식 1]
EF = (IAu NT - Iblank) / Iblank) (1)
- 여기서, EF는 향상 인자(Enhancement Factors)이고, IAu NT 는 상기 제 1 발광 신호의 세기(Intensity) 또는 분광 스펙트럼 신호를 나타내며, Iblank 는 상기 제 2 발광 신호의 광의 세기 또는 스펙트럼 신호임 -
- 광원에 의해 광을 방출하는 단계(S100);
롱패스 빔 스플리터에 의해 방출된 광을 분광하는 단계(S200);
분광된 일부 광이 발광 재료가 결합된 나노 입자 또는 나노 구조체에 의해 산란되는 동시에 발광 재료에서 발광이 발생되는 단계(S300);
산란되는 동시에 발광이 발생되는 일부 광을 다이크로익 빔 스플리터에 의해 분광하는 단계(S400); 및
분광된 일부 광으로부터 제 1 고감도 고속 광센서에 의해 상기 나노 입자 또는 나노 구조체의 위치를 특정할 수 있는 산란광 신호를 측정하는 단계(S500);를 포함하며,
상기 나노 입자 또는 나노 구조체의 위치에서 발생하는 제 1 발광 신호와 그 이외의 위치에서 발생하는 제 2 발광 신호를 비교하여 발광 조절 효율의 정량 분석을 수행하는 것을 특징으로 하는,
빔 스플리터를 이용한 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 방법.
- 제 13 항에 있어서,
롱패스 필터를 통과한 분광된 다른 일부 광으로부터 제 2 고감도 고속 광센서에 의해 발광 재료의 발광 신호를 측정하는 단계(S600-1); 및
상기 나노 입자 또는 나노 구조체의 위치에서 발생하는 제 1 발광 신호와 그 이외의 위치에서 발생하는 제 2 발광 신호를 비교하여 발광 조절 효율의 정량 분석을 수행하는 단계(700-1);를 포함하는 것을 특징으로 하는,
빔 스플리터를 이용한 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 방법.
- 제 13 항에 있어서,
롱패스 필터를 통과한 분광된 다른 일부 광으로부터 분광계에 의해 발광 재료의 발광 신호를 측정하는 단계(S600-2); 및
상기 나노 입자 또는 나노 구조체의 위치에서 발생하는 제 1 발광 신호와 그 이외의 위치에서 발생하는 제 2 발광 신호를 비교하여 발광 조절 효율의 정량 분석을 수행하는 단계(S700-2);를 포함하는 것을 특징으로 하는,
빔 스플리터를 이용한 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 방법.
- 제 13 항에 있어서,
분광된 다른 일부 광을 제 2 다이크로익 빔 스플리터에 의해 분광하는 단계(S600-3);
상기 제 2 다이크로익 빔 스플리터에 의해 분광된 일부 광으로부터 제 2 고감도 고속 광센서에 의해 발광 재료의 발광 신호를 측정하는 단계(S700-3);
상기 제 2 다이크로익 빔 스플리터에 의해 분광된 다른 일부 광으로부터 분광계에 의해 발광 재료의 발광 신호를 측정하는 단계(S800-3); 및
상기 나노 입자 또는 나노 구조체의 위치에서 발생하는 제 1 발광 신호와 그 이외의 위치에서 발생하는 제 2 발광 신호를 비교하여 발광 조절 효율의 정량 분석을 수행하는 단계(S900-3);를 포함하는 것을 특징으로 하는,
빔 스플리터를 이용한 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 방법.
- 제 16 항에 있어서,
상기 제 2 다이크로익 빔 스플리터의 앞의 위치에 제 1 롱패스 필터가 위치하는 것을 특징으로 하는,
빔 스플리터를 이용한 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 방법.
- 제 17 항에 있어서,
상기 제 2 고감도 고속 광센서의 앞의 위치 또는 상기 분광계의 앞의 위치에 하나 이상의 롱패스 필터가 위치하는 것을 특징으로 하는,
빔 스플리터를 이용한 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 방법.
- 제 18 항에 있어서,
상기 제 2 고감도 고속 광센서의 앞의 위치에 제 2 롱패스 필터가 위치하고, 상기 분광계의 앞의 위치에 제 3 롱패스 필터가 위치하는 것을 특징으로 하는,
빔 스플리터를 이용한 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 방법.
- 삭제
- 제 13 항에 있어서,
상기 정량 분석은 하기식 1에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는,
빔 스플리터를 이용한 나노 입자 또는 나노 구조체에서 발생된 분광 신호 분석 방법.
[하기식 1]
EF = (IAu NT - Iblank) / Iblank) (1)
- 여기서, EF는 향상 인자(Enhancement Factors)이고, IAu NT 는 상기 제 1 발광 신호의 세기(Intensity) 또는 분광 스펙트럼 신호를 나타내며, Iblank 는 상기 제 2 발광 신호의 광의 세기 또는 스펙트럼 신호임 -
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