KR20010041535A - 인가된 외부 전압장에 의하여 전기삼투를 제어하는 화학적처리된 표면 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 단일 이탈기를 가지는 오가노실란 및 선택적으로 세라믹 산화물로 표면을 처리함으로써 전기삼투 이동을 제어하는 방법에 관한 것이다. 이러한 보호 코팅은 인가된 방사 전압장에 의하여 전기삼투 이동을 제어 및 안정화한다.
Description
전기삼투 현상이란 인가된 전기장 하에서 고체와 접촉된 액체가 이동하는 현상을 말한다. 통상적으로, 유체의 이동은 고체/액체 경계면에서 나타나는 전기 이중층의 형성, 즉 표면의 박층 및 표면에 인접한 유체의 박층에 존재하는 전하의 분리로부터 기인된다.
통상적인 전기삼투 이동은 실리카 내부 표면을 가지는 모세관 및 하나 이상의 완충유체를 사용하는 모세관 전기영동에서 관찰된다. 이러한 형태에서, 전기삼투 현상은 실리카 튜브의 내부표면/완충용액의 경계면에 존재하는 세로 전압 기울기를 가지는 전기 이중층의 상호작용에 의하여 발생되며, 이때 전기삼투 이동속도(υeof)는 하기 관계식으로 나타내진다:
상기 식에서 ζ는 전기 이중층의 확산층을 가로지르는 포텐셜 강하(potential drop; 일반적으로는 ζ(제타)-포텐셜이라 함)이고, εb는 완충용액의 유전율이며, η은 완충용액의 점도이고, μeof는 전기삼투 이동도이며, Eapp는 모세관 또는 채널에 대한 횡방향의 전압 기울기이다. 외적 이동제어 효과는 채널의 표면전하의 밀도 변화에 의한 ζ-포텐셜과 직접적으로 관련된다. 전체 표면전하 밀도는 화학적 이온화(σsi) 및 방사(radial) 전압장(σrv)에 의하여 유도되는 전하로부터 기인된다(Hayes et al., "Electroosmotic Flow Control and Monitoring with an Applied Radial Voltage for Capillary Zone Electrophoresis", Anal. Chem., 64:512-516, 1992, 본 명세서에 참고로 인용됨). 용량 모델에 따르면 σrv는 하기 방정식으로 나타내진다:
상기 식에서 εQ는 용융 실리카 모세관의 유전율이며, Vr은 인가된 방사 전압이고, γi는 모세관의 내부 직경이며, γo는 모세관의 외부 직경이다. 평판 커패시터 모델에 대한 관계식은 다음과 같다:
상기 식에서, Ae는 채널벽상의 방사 전극의 돌출 면적이고, d는 평판 커패시터의 벽 두께이다. 표면전하 밀도와 ζ-포텐셜 사이에는 다음과 같은 관계식이 성립한다(Bard et al., Electrochemical Methods Fundamentals and Applications, Wiley and Sons, New York, 1980; Davies et al., Interfacial Phenomena, 2ndEd., Academic Press, New York, 1963; 및 Overbeek, Colloid Science, Kruyt ed., Vol. I, pp. 194, Elsevier, Amsterdam, 1952, 본 명세서에 참고로 인용됨).
상기 식에서, κ= (2n0z2e2/εbkT)1/2이고 n0는 수(number) 농도이며, z는 전기 전하이고, e는 기본 전하이며, T는 온도이고, κ는 역 디바이 길이(inverse Debye length)이며, χ는 상대이온의 두께이고, k는 볼츠만 상수이다.
외부 전압에 의하여 직접적으로 제어되지 않는 모세관 영역은 표면 전도 효과로 귀착되는 메커니즘을 통하여 방사 전기장의 영향을 받는다(Wu et al., "Leakage current consideration of capillary electrophoresis under electroosmotic control", J. Chromatogr., 652:277-281, 1993; Hayes et al., "Electroosmotic Flow Control and Surface Conductance in Capillary Zone Electrophoresis", Anal. Chem., 65:2010-2013, 1993; 및 Wu et al., "Dispersion studies of capillary electrophoresis with direct control of electroosmosis", Anal. Chem., 65:568-571, 1993). 이러한 효과의 크기는 ζ-포텐셜의 평균값으로부터 대략적으로 계산될 수 있다. 비영향권(uncovered zone) 내의 ζ-포텐셜은 제어영역 내의 ζ-포텐셜과 용융 실리카 표면의 화학평형에 의하여 생성되는 전하로부터 기인되는 ζ-포텐셜의 평균이다. 표면의 화학평형에 대한 ζ-포텐셜은 인가된 외부 전압이 없는 모세관 내에서 측정되는 이동속도로부터 직접 얻을 수 있다(Overbeek, p. 194). 이러한 단면으로부터 생성되는 모세관 내에서의 이동속도(υobs)는 하기 관계식으로 나타내진다(Hayes et al., pp. 512-516):
상기 식에서 χ'는 인가된 방사 전압의 영향권 하에 있는 모세관의 분율이고(χ'〉0), υr은 모세관 전체가 방사 전압의 영향권 하에 놓인 경우의 전기삼투 이동속도이며(방정식 1 내지 4로부터 2 또는 3으로 계산될 수 있음), υav는 화학평형에서 기인되는 표면전하 및 방사 전압장으로부터 기인되는 제어영역 내의 표면전하로부터 생성되는 평균 전기삼투 이동속도이다.
모세관을 가로지르는 전압 기울기 또한 하기 방정식에 따라 하전된 화학종의 추가 이동을 유도한다:
상기 식에서, υem은 하전된 종의 이동 속도이고, μem은 하전된 화학종의 전기영동 이동도이다. μem은 이러한 실험 조건하에서 일정하기 때문에, υem의 변화는 μeof의 변화에 의한 것이다.
용리시간의 변화(Δtel) 및 표면전하 밀도의 변화(Δσt)와 직접적으로 관련된 관계식을 구하기 위해서는, 용리시간이 tel= L/υem이라는 것을 주의해야 하며, 이때 L은 주입기로부터 검출기까지의 모세관의 길이이며, υem은 분석물의 속도이다. 분석물의 속도는 방정식(7)으로 나타내지며, 이러한 실험 조건하에서 하전된 물질의 전기영동 이동도는 일정하다. μeo는 ζ·(εb/η)과 같으므로(방정식(1) 참조), tel는 하기 방정식으로 나타내질 수 있다:
방정식(4)은 화학적으로 생성되는 표면전하 및 외부 전압에 의하여 유도되는 전하에 대한 표면전하(σsi+ σrv)의 항을 포함하는 ζ에 관한 함수이다. 표면 코팅에 대하여 σrv= 0이고, σsi는 표면 코팅에 관한 함수이다. 표면 코팅시, 측정되는 용리시간의 변화는 하기 방정식으로부터 표면전하의 변화를 계산하는데 직접 사용될 수 있다:
A = exp(-κx)(εb/η)(2kT/ze), B = 1/(8kTεbn0)1/2로 대입하면 상기 식을 다음과 같이 간단하게 나타낼 수 있다:
이러한 실험 조건하에서는 Δtel을 제외한 모든 변수가 상수가 아니므로, 상기 식을 재배열하면 다음과 같은 보다 유용한 형태의 식이 얻어진다:
그러나, 외부 전압법에 의한 제어효과는 pH가 낮고(예를 들면, pH 5 이하) 이온화 강도가 낮은 표준 시스템 내의 완충용액에만 국한되기 때문에 그 유용성이 제한적이다.
완충용액/벽 경계면에서 화학평형에 의하여 생성되는 표면전하가 최소화된 다면, 높은 완충용액의 pH에서도 외부 전압을 사용하여 유체의 이동을 제어할 수 있다(Hayes et al., "Effects of Buffer pH on Electroosmotic Flow Control by an Applied Radial Voltage for Capillary Zone Electrophoresis", Anal. Chem., 65:27-31, 1993; 및 Poppe et al., "Theoretical Description of the Influence of External Radial Field on the Electroosmotics Flow in Capillary Electrophoresis", Anal. Chem., 65:888-893, 1996, 본 발명에 참고로 인용됨). 모세관 전기영동을 포함하는 많은 분리법을 위하여 실리카 표면에 의한 분석물의 흡착을 최소화할 수 있는 오가노실란을 포함하는 코팅과 같은 표면 코팅을 사용하면 표면전하를 최소화할 수 있다(Poppe et al., pp. 888-893 및 Hjerten et al., "A new type of pH- and detergent stable coating for elimination of electroendoosmosis and adsorption in (capillary) elestrophoresis", Electrophoresis, 14:390-395, 1993, 본 명세서에 참고로 인용됨). 그러나, 이러한 오가노실란 처리는 실리카 표면과 오가노실란 사이의 불안정한 실리콘-산소-실리콘-탄소 결합(예를 들면, Si-O-Si-C 결합)으로 인하여 pH가 높거나 낮은 완충용액 내에서는 불안정한 것으로 밝혀졌다(Hjerten et al., pp. 390-395; Kirkland et al., "Synthesis and characterization of highly stable bonded phases for high-performance liquid chromatography column packings", Anal. Chem., 61:2-11, 1989; 및 Vansant et al., Characterization and Chemical Modification of Silica Surface, Elseiver, Amsterdam, 1995, 본 명세서에 참고로 인용됨).
모세관 표면에 폴리머-함유 코팅을 도포하면 화학평형에 의한 표면전하를 제거할 수 있으며, 이러한 코팅은 단백질 흡착을 최소화하고 전기삼투 현상을 없애거나 영구적으로 변화시킬 수 있다(Srinivasan et al., "Cross-linked polymer coatings for capillary electrophoresis and application to analysis of basic proteins, acidic proteins, and inorganic ions", Anal. Chem., 69:2798-2805, 1997, 본 명세서에 참고로 인용됨). 통상적으로, 이러한 폴리머는 모세관의 내부표면에 공유결합하거나 물리적으로 흡착하며, 이들 폴리머를 동적(dynamic) 코팅, 즉 표면-활성을 가지는 완충용액의 첨가제로 사용하면 흡착용액/유리용액이 평형을 이루며 벽에 부착되도록 할 수 있다. 표면전하 밀도를 변화시키는 것 외에도, 이들 폴리머는 전기 이중층 내의 밀도를 증가시킴으로써 전기삼투 현상을 억제한다. 그러나, 불행하게도 이러한 국부적인 밀도는 외부 전압장에 의하여 생성되는 저위 기울기에 영향을 받지 않는다(St. Claire, "Capillary Electrophoresis", Anal. Chem., 68:569R-586R, 1996). 전기 이중층 내의 밀도는 전압의 세로 기울기 내에 갇힌(entrained) 이온의 이동을 지연시킴으로써 전기삼투 이동을 직접적으로 방해하는 마찰력에 상당한 기여를 하게된다. 따라서, 고밀도 표면층은 전기삼투 현상을 저하시키며, 실질적으로, 이러한 고밀도 표면층은 전기삼투 현상을 완전히 중단시키는데 사용되어 왔다(본 명세서에 참고로 인용된 Huang et al., "Mechanistic Studies of Electroosmotic Control at the Capillary-Solution Interface", Anal. Chem., 65:2887-2893, 1993 및 Srinivasan et al., pp 2798-2805). 따라서, 이러한 폴리머-코팅 방법은 인가된 방사 (전압)장에 의한 동적 이동제어가 요구되는 시스템에는 사용할 수 없다.
이처럼 유해한 밀도 증가 효과는 폴리머 또는 폴리머-형성 반응물을 함유하지 않는 단일층 표면을 커버하면 최소화될 수 있다. 특히, 기체 및 액체 크로마토그래피에 단일층 표면 커버를 제공하기 위한 용도로는 오가노실란으로 코팅된 모세관이 보고되었다. 이러한 코팅 방법은 모세관 전기영동에 대한 방사 전압의 흐름을 제어하기 위한 목적으로 연구되어 왔으며, 한 예로는 시판용 '불활성화' 튜브가 "...인가된 방사 전압에 의하여 효과적인 EOF[전기삼투 이동] 제어 달성"에 사용되었다(Hayes et al., "Electroosmotic Flow Control and Monitoring with an Applied Radial Voltage for Capillary Zone Electrophoresis", Anal. Chem., 64:512-516, 1992). 또한, 흐름 제어의 효과를 개선시키기 위해서는 부틸실란 단일층 표면이 사용되어 왔으나, 이들 표면은 pH 5 이상에서는 불안정하다(St. Claire, pp. 569R-586R; Huang et al., pp. 2887-2893; 및 Towns et al., "Polyethyleneimine-bonded phases in the separation of proteins by capillary electrophoresis", J. Chromatogr., 516:69-78, 1990, 본 명세서에 참고로 인용됨). 이러한 코팅은 동적 흐름 제어에 특이적으로 사용되고 있기는 하지만, 이들 또한 과도한 pH에서는 불안정하다.
전기삼투 현상은 모세관 전기영동뿐 아니라 단일 마이크로칩 상에 설계된 계기의 작은 채널을 따라 유체를 이동시키는데 사용될 수 있다. 유체의 흐름을 위하여 전기삼투 현상을 사용하는데 있어서의 한가지 제한사항은 시판용 표준 모세관 전기영동 시스템 내에서는 전기삼투 이동의 제어가 불가능하며 재생산성의 낮다는 것이다.
따라서, 당 기술분야에는 다음과 같은 몇가지 특징을 가지는 전기삼투의 외부 전압 제어를 위한 내부-표면 코팅이 요구된다. 첫째, 생성되는 표면은 모세관 전기영동에 통상적으로 사용되는 수계 완충용액의 존재하에서 낮은 표면전하 밀도를 유지해야 한다. 둘째, 표면전하 밀도는 완충용액의 pH 변화에 민감하지 않아서, 일반적으로 접하게 되는 광범위한 pH(예를 들면, pH 2 내지 11) 및 다양한 완충용액에 대하여 일정한 전하를 유지할 수 있어야 한다. 끝으로, 생성되는 표면은 표면에 근접한 용액의 점도를 증가시키지 않아야 한다.
본 발명은 완충용액에 노출된 전기삼투면, 특히 인가된 외부 전압장에 의하여 전기삼투가 완전하게 제어되는 전기영동에 의한 수송 또는 분리에 사용되는 변형된 전기삼투면을 가지는 모세관 또는 채널에 관한 것이다.
첨부된 도면을 참조하여 이하의 자세한 설명을 읽으면 본 발명의 목적 및 장점을 보다 완전하게 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명에 따르는 실리카 기재, 불활성 산화물층, 및 오가노실란층을 포함하는 표면의 개략도.
도 2는 본 발명에 따르는 모세관 칼럼에 대한 전기영동 이동도 대 pH 그래프.
도 3은 표면 처리되지 않은 모세관 및 본 발명에 따르는 표면 처리된 모세관에 대한 전기영동 이동도의 억제 그래프.
도 4는 본 발명에 따르는 모세관 칼럼의 전기영동 이동도 대 내부 직경의 그래프.
도 5는 본 발명에 따르는 표면 처리된 모세관에 대한 전기영동 이동도 대 시간의 그래프.
도 6은 10 kV 데이터 포인트로 규격화된 인가된 방사 전압장으로 주입된 본발명에 따르는 모세관에 대한 전기영동 이동도의 그래프.
본 발명의 목적은 2 내지 11의 pH 범위에서 사용될 수 있는 유체의 전기삼투 이동을 제어하는 구조(arrangement) 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 전기삼투면에서 낮은 전하밀도를 유지함으로써 전기삼투 이동을 제어하는 구조 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 유체 고체 경계면 근처의 표면층 내의 점도 증가를 초래하지 않고 전기삼투 이동을 제어하는 구조 및 방법에 관한 것이다.
이러한 목적은 본 발명에 의하여 대체로 충족되었으며 종래 기술의 단점 또한 본질적으로 극복되었다. 본 발명의 한 실시예는 히드록시기를 가지는 기재 및 단일 이탈기를 가지는 트리오가노실란과 기재의 반응에 의하여 형성되는 성분을 함유하는 기재상의 코팅을 포함하는 전기삼투면을 포함하는 전기영동 장치에 관한 것이다. 다른 실시예에서, 전기삼투면은 실리카 및 실리카 기재와 반응한 단일 이탈기를 가지는 입체장애 트리오가노실란을 포함하는 기재 코팅을 포함한다.
또 다른 실시예에서, 본 발명은 다음을 포함하는 전기삼투면을 포함하는 전기영동 장치에 관한 것이다:
a) 표면 히드록시기를 가지는 기재;
b) 불활성 산화물을 포함하는 기재상의 코팅; 및
c) 단일 이탈기를 가지는 오가노실란과 산화물 표면의 반응에 의하여 형성되는 성분을 포함하는 산화물 표면상의 코팅.
또 다른 실시예에서, 본 발명은 히드록시기를 가지는 기재 및 기재상의 트리오가노실란 코팅을 포함하는 전기삼투면을 포함하는 전기영동 장치를 제공하는 방법에 관한 것이다. 상기 방법은 단일 이탈기를 가지는 트리오가노실란과 기재를 반응시킴으로써 기재상에 코팅을 형성시키는 단계를 포함한다.
다른 실시예에서, 본 발명은 히드록시기를 가지는 기재, 기재상에 코팅된 불활성 산화물, 및 산화물 표면상에 코팅된 트리오가노실란을 포함하는 전기삼투면을 포함하는 전기영동 장치를 제공하는 방법에 관한 것이다. 상기 방법은 불활성 산화물로 기재를 코팅하는 단계 및 단일 이탈기를 가지는 트리오가노실란과 산화물 표면을 반응시킴으로써 산화물 표면상에 코팅을 형성시키는 단계를 포함한다.
본 발명은 흡착성이 최소화되도록 변형시킴으로써 인가된 외부 전압장에 의하여 전기삼투가 동적 제어되고 광범위한 pH의 완충용액의 존재하에서 강기간 안정성을 나타내는 전기삼투면을 제공한다. 본 명세서에서 전기삼투면이란 전기삼투(즉, 외부 전압장을 인가함으로써 유체를 이동시키는 것)를 수행하기 위하여 사용되는 표면을 의미하는 것으로서, 산화 폴리-디메틸실록산, 폴리메틸 메타크릴레이트, PLEXIGLASS 등과 같은 폴리머, 실리카, 실리콘, 석영, 세라믹, 및 이들의 혼합물로 이루어지는 고체, 반고체, 또는 다공성 면을 포함하지만, 이들로 제한되는 것은 아니다. 이러한 변형 전기삼투면은 마이크로 장치 내의 작은 구멍을 가지는 모세관, 채널, 및 챔버를 사용하는 많은 제품에 사용될 수 있으나, 이들로 제한되는 것은 아니다. 이러한 제품에서는 일반적으로 튜브 또는 채널의 구멍이 약 200 ㎛ 이하의 내부 직경을 가지는 모세관 영역에서 전기영동과 같은 화학반응 또는 분석을 위한 유체의 수송 및/또는 저장이 수반된다. 또한, 본 명세서에 기재된 장치 및 방법은 반도체로 제조되거나 반도체 상에 형성되는 채널 내의 유체운동의 제어를 필요로 하는 마이크로칩으로 이루어지는 계기에 사용될 수 있다. 본 명세서에서 "마이크로칩"이란 컴퓨터 또는 컴퓨터 관련 제품에 사용될 수 있는 실리카를 포함하는 반도체를 의미한다. 사실, 본 발명은 과학적 분리법 또는 전기역학적 작용 또는 기압 펌프(pneumatic pump)에 의하여 구동되는 마이크로 계기에 사용되는 장치를 포함하는 유체 이동을 수반하는 임의의 장치에 사용될 수 있다. 이러한 모든 변형 및 개조는 본 발명의 범위 내에서 수행된다.
한 실시예에서, 본 발명은 히드록시기를 가지는 코팅된 기재를 포함하는 전기삼투면에 관한 것이며, 상기 코팅은 단일 이탈기를 가지는 트리오가노실란과 기재의 반응에 의하여 형성되는 성분을 포함한다. 본 발명자는 이러한 오가노실란이 넓은 pH 범위에서 인가된 외부 전압에 의하여 전기삼투를 동적 제어할 수 있는 표면전하 밀도가 낮은 안정한 코팅을 제공한다는 사실을 발견하였다.
단일 이탈기를 가지는 트리오가노실란으로 표면을 처리하면 pH가 높은(예를 들면, pH 10 이하) 완충용액 내에서 전기삼투를 효과적으로 동적 제어할 수 있는 표면전하의 밀도가 낮은 표면이 제공된다. 표면 처리되지 않은 모세관의 경우는 이렇게 높은 pH에서 동적 제어가 불가능하다(Poppe et al., pp. 888-893). 또한, pH 10의 코팅된 모세관 내에서의 이동 제어의 크기는 가장 바람직한 완충용액의 pH 조건, 예를 들면 pH 3의 표면 처리되지 않은 모세관 내에서 측정되는 크기와 같다는 사실을 발견하였다.
분자의 흡착이 최소화되는 것 또한 이러한 표면 처리의 중요한 성과이다. 이러한 트리오가노실란 상의 극성기는 표면과 접촉하는 용액과 상용 가능한 완충용액-유사 표면을 제공한다. 이러한 상용성 증가는 표면과 완충용액 사이의 분자간 상호작용 에너지 및 유형의 차를 최소화하며, 이는 흡착에 대한 우수한 구동력이 된다.
본 발명의 오가노실란으로 유용한 트리오가노실란은 화학식 R1R2R3SiX를 가지는 것으로서, 상기 식에서 X는 F, Cl, Br, I, At, 메톡시, 에톡시, 트리플루오로메탄 설포네이트, 및 이미다졸로 이루어지는 군으로부터 선택되는 이탈기이고; R1R2및 R3은 직쇄, 분지쇄, 또는 환형의 치환 또는 비치환 C3-C10기 및 치환 또는 비치환 C4-C10방향족 기로 이루어지는 군으로부터 독립적으로 선택된다. 유기 작용기는 t-부틸 및 페닐로 이루어지는 군으로부터 선택되는 것이 바람직하다. 또한, 이들 작용기 내에서 O, N, F, S, P, 및 B와 같은 이종원자가 치환될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 전기삼투면은 실리카 기재상에 코팅되는 입체장애 트리오가노실란을 포함한다. 통상적으로, 이러한 기재를 포함하는 전기삼투면은 전하밀도 및 완충용액 흡수율이 높기 때문에 넓은 pH 범위에서 불안정하다. 이러한 전기삼투면의 한 예로는 실리카로 만들어진 시판용 천공 튜브가 있다. 상기에 기재된 트리오가노실란의 장점 외에도, 입체장애 오가노실란은 실리카 표면과 입체장애 오가노실란 사이의 실리콘-산소-실리콘-탄소 결합에서의 산촉매 및 염기촉매 반응을 최소화하기에 충분한 입체장애를 나타내는 것으로 밝혀졌다. 본 명세서에서 입체장애 오가노실란이란 n-부탄올(R')과 반응하여 R1R2R3SiOR'을 형성하는 반응성 트리오가노실란으로서, 본 명세서에 참고로 인용된 Cunico et al., "The Triisopropyl Group as a Hydroxyl-Protecting Function", J. Org. Chem., 45:4797-4798(1980)에 기재된 방법에 따라 측정하는 경우, 산성 조건(예를 들면, pH 약 0.55의 1% HCl 에탄올 용액) 하에서 20분 이상의 반감기를 나타내며, 염기성 조건(예를 들면, pH 약 13.9의 95g:5g의 에탄올:HCl) 하에서 10시간 이상의 반감기를 나타내는 트리오가노실란을 의미한다.
본 발명에 사용될 수 있는 바람직한 입체장애 트리오가노실란으로는 t-부틸디페닐클로로실란, t-부틸디메틸클로로실란, 2-(카르보메톡시)에틸클로로실란, 3-시아노프로필트리크로로실란, 트리이소프로필클로로실란, 및 이들의 혼합물이 있으나, 이들로 제한되는 것은 아니다. 일반적으로, 이러한 오가노실란은 당업자들에 의하여 통상적으로 사용되는 많은 완충용액에서 나타나는 이온-쌍극자, 쌍극자-쌍극자, 또는 분산액간의 상호반응을 유발하는 작용기를 포함한다.
오가노실란의 단독 사용으로는 표면상의 모든 표면전하를 효율적으로 커버할 수 없다. 적어도 6개의 탄소원자를 가지는 적어도 하나의 직쇄 알킬기 또는 적어도 4개의 탄소원자를 가지는 적어도 하나의 분지쇄 알킬기를 포함하는 부피가 큰 작용기를 가지는 트리오가노실란은 전기삼투면에 대한 완벽한 단일층 커버가 형성되도록 중첩되거나 조밀하게 밀착될 수 없다. 예를 들면, 부피가 큰 작용기 및 단일 이탈기를 가지는 트리오가노실란을 처리한 후에도 실란올기를 가지는 표면에은 여전히 약간의 노출된 표면 실란올기가 있을 수 있다. 또한, 예를 들면 분리된 것, 이웃한 것, 겹친 것(geminal) 등과 같은 표면 실란올기의 유형을 바꾸면 트리오가노실란에 대한 반응성을 바꿀 수 있다. 크기가 작은 다른 오가노실란 반응물을 사용하면 특정 표면기와 우선적으로 반응시킬 수 있다(Vansant et al., Characterization and Modification of the Silica Surface, Elseiver, Amsterdam, 1995, 본 명세서에 참고로 인용됨). 결과적으로, 상기에 기재된 트리오가노실란과 함께 0% 내지 약 20%의 다양한 비율의 보다 작은 오가노실란을 사용하면 이동 제어 및 흡착 최소화를 위하여 표면전하를 억제할 수 있다.
본 발명에 따르는 트리오가노실란과 함께 선택적으로 사용될 수 있는 실란은 (i) 상기에 기재된 입체장애 또는 부피가 큰 트리오가노실란보다 작은 유기 치환기; 및 (ii) 상기에 기재된 단일 이탈기를 가지는 임의의 오가노실란을 포함하는 것이 바람직하다. 이러한 작은 실란의 예로는 트리메틸클로로실란, 트리에틸클로로실란, 이소프로필디메틸클로로실란, 및 이들의 혼합물이 있으나, 이들로 제한되는 것은 아니다. 이러한 작은 오가노실란은 반응성 표면 자리에 대하여 경쟁하는 첨가제로서 표면 처리에 사용되는 부피가 큰 트리오가노실란 용액에 첨가될 수 있으며, 이때 작은 오가노실란-함유 용액을 표면 처리된 표면에 노출시키면 남아있는 반응성 표면 실란올기와 이들 작은 오가노실란을 반응시킬 수 있다.
도 1에 도시된 다른 실시예에서, 본 발명은 표면 히드록시기(12)를 가지는 기재상에 불활성 세라믹 산화물층(10)을 코팅하고, 그 불활성 산화물층 위에 오가노실란층(14)을 코팅하는 단계를 포함한다. 세라믹 산화물층은 지르코니아, 티타니아, 산화탄탈, 산화바나듐, 토리아, 및 이들의 혼합물을 포함할 수 있으나, 이들로 제한되는 것은 아니다. 상기 실시예에서, 세라믹 산화물/오가노실란층은 완충용액 또는 용액과 접촉된 유체 내에 존재하게 된다. 이러한 표면상은 완충용액/용액과 인접한 흡착성 분자의 상호작용을 감소시킴으로써 인가된 외부 전압장을 통하여 전기삼투를 동적 제어하고 표면상의 장기적인 안정성을 제공하는데 효과적이다.
특히, 오가노실란은 몇몇 기재에 결합하는 경우에 본질적으로 불안정하다. 즉, 실리케이트에 결합되어 pH가 높거나 낮은 완충용액에 노출되는 경우에는 가수분해된다. 상기에 기재된 바와 같이 실리카 상에 입체장애 오가노실란을 사용하면 약 8주 동안 안정한 표면이 얻어지는 반면, 세라믹 산화물/오가노실란 층은 상당 기간동안 넓은 pH 범위에서 안정한 것으로 밝혀졌다(Trudinger et al., "Porous Zirconia and Titania as Packing Material for High-Performance Liquid Chromatography", J. of Chromotagr., 535:11-125, 1990; Pesek et al., "Synthesis and charaterization of titania based stationary phase using the silaniztion/hydrasilation method", J. Chromatographia, 44:538-544, 1997; Shin et al., "Synthesis and characterization of TiO2thin films on organic self-assembled monolayers: Part I. Film formation from aqueous solutions," J. Mater. Res., 10:692-698, 1995; Murayama et al., "Reversed-Phase Separation of Basic Solutes with Alkaline Eluents on Octadecyl Titania Column", Anal. Sci. 10:815-816, 1994; 및 Desu, "Ultra-thin TiO2films by a novel methods, "Master. Sci. Eng., B13:299-303, 1992, 본 명세서에 참고로 인용됨).
전기삼투면의 흡착성은 노출된 작용기에 의하여 좌우되며, 특히 이들이 표면 처리되지 않은 세라믹 산화물, 실리카, 또는 트리오가노실란 내의 기인지의 여부에 따라 결정된다. 표면-결합 전하의 정전기적 상호작용은 흡착에 기여하는 힘 중 가장 큰 힘일 수 있다. 이러한 상호작용에 대한 포텐셜은 표면 처리되지 않은 산화물 또는 실리카 유래의 잔류 표면전하부터 기인되는 것이다. 따라서, 이러한 표면전하의 제거는 이동속도의 감소와 직접적으로 상호 관련될 수 있다. 표면전하는 ζ-포텐셜과 직접적으로 연관되어 있기 때문에, 포텐셜 흐름 및 전기삼투를 포함하는 전기역학적 실험을 사용하면 이러한 표면 특성을 용이하게 측정할 수 있다. 모세관 전기영동의 과학적인 분리법을 사용하면 표면전하(즉, ζ-포텐셜을 통하여) 및 표면 흡착성(즉, 피크의 비대칭성 정량을 통하여)을 분석할 수 있다. 이러한 특성을 부여하는 표면구조의 화학적 성질은 표준 화학 표면 분석법을 사용하여 측정할 수 있다.
본 발명에 따르는 특정 실시예의 제조방법 및 몇몇 표준 화학 표면 분석법을 사용하여 이들을 분석하는 방법은 이하에서 보다 상세히 설명될 것이다. 이러한 실시예는 본 발명을 설명하기 위한 것이며, 이들 실시예로 본 발명의 범위가 제한되는 것은 아니다.
특별히 언급되지 않는 한, 이하에 기재되는 실시예들은 다음과 같은 표준 화학물질 및 계기를 사용하여 수행되었다:
화학 물질
Rhodamin 123은 Molecular Probes(Eugene, OR)사 제품, t-부틸디페닐클로로실란은 United Chemical Technologies(Bristol, PA)사 제품, 무수 에틸 알콜 및 HPLC 등급의 인산은 Aldrich Chemical(Milwaukee, WI)사 제품을 각각 구입하였다. 실시예 전반에 걸쳐 사용된 물은 유기물 함량이 극히 낮은 탈이온화 NANOpure UV 시료 등급의 물로서 Barnstead(Dubuque, IA)사 제품이다. 질소 기체는 Drierite Gas Purifier(W.A. Hammond Drierite(Xenia, OH)사 제품)를 통하여 여과시켰다. Rhodamine 123 샘플 용액은 각각 대략 1 mg/㎖ 및 1%(v/v) 농도의 EtOH에 염료를 용해시켜 제조하였다. 전기영동 완충용액은 25 mM 인산을 사용하여 제조하고 1 M의 NaOH 용액으로 적정하여 pH를 조절하였다. 모든 완충용액은 가스를 제거하고 0.5 ㎛의 필터 유닛(Millipore(Bedford, MA)사 제품)으로 여과시킨 후에 사용하였다.
계 기
500 nm에서 여기되고 536 nm에서 방출되는 FD-500 형광 검출기(Groton Technology(Concord, MA)사 제품)와 연결된 Crystal Series 310 Electropherograph(Thermo Capillary Electrophoresis(Franklin, MA)사 제품) 상에서 전기영동 분리를 수행하였다. 외부 전압은 CZE 1000R 고전압 시스템(Spellman High Voltage(Hauppauge, NY)사 제품)을 사용하여 걸어 주었다. 외부 전압 실험을 제외한 모든 실험에는 각각 내부 직경(i.d.)이 50 ㎛, 5 ㎛, 및 2 ㎛이고 외부 직경(o.d.)이 365 ㎛, 365 ㎛, 및 150 ㎛인 유효 길이 44.5 cm 및 전체 길이 70 cm의 용융 실리카 모세관(Polymicro Technologies Inc.(Phoenix, AZ ) 제품)을 사용하였다. 외부 전압 실험에는 각각 비코팅 실험용으로는 94 cm 길이(유효 길이 68.5 cm)의 모세관을 사용하고, 코팅 내부 표면 실험용으로는 90 cm 길이(유효 길이 64.5 cm)의 모세관을 사용하였다. 데이터 수집 및 프로세싱은 10 Hz의 샘플링 속도로 작동되는 DAS 801 A/D 컨버터 및 4880 데이터 처리 시스템(ATI Unicoam사(Cambridge, U.K.) 제품)을 운용하는 개인용 컴퓨터를 사용하여 수행하였다. 모든 샘플은 모세관 길이의 1%인 샘플 플러그를 생성하도록 설정된 파라미터로 압력을 가하여 주입하였다.
전기영동은 30 kV(특별히 지정하지 않는 경우)의 실온에서 수행되었다. 플렉시글라스 박스로 절연 처리된 3인치의 알루미늄 플레이트를 통하여 모세관 벽에 방사 전압(-10 내지 10 kV)을 인가하였다. 상기 박스는 Crystal Series 310 Electropherograph와 FD-500 형광 검출기 사이에 배치된다. 외부 전압은 각각의 전개가 시작되고 20초 후에 인가하였다.
실시예 1
힌더드 트리오가노실란으로 코팅된 실리카 표면
3 내지 4시간 동안 30 내지 40℃에서 무수 메탄올 용액내의 3% t-부틸디페닐클로로실란 용액에 모세관의 내부 표면을 노출시켜 코팅 모세관 칼럼을 제조하였다. 무수 용액을 여과시키고(0.5 ㎛) 50, 5, 및 2 ㎛의 i.d.를 가지는 모세관에 각각 12, 20, 및 35 p.s.i.의 건조 질소기체를 주입하였다. 그런 다음, 처리된 표면을 110℃에서 5 내지 10분 동안 경화시킨 후, 실온에서 24시간 동안 경화시켰다. 사용 전에 Crystal 310 CE 상에서 10분 동안 새로운 완충용액으로 모세관을 채운 후 사용하였다. 10주 동안 저장하면서, 처음 3주간은 표면 처리된 모세관에 대하여 매일 5회에 걸쳐 테스트하고, 그 후에는 격일로 테스트하였다. 전개 후, 모세관에 압축 공기를 다시 채워준 후, 저장하였다.
형광 검출법을 사용하는 모세관 영역의 전기영동 실험을 통하여 표면전하의 밀도를 측정하였다. 형광 검출법은 통로의 길이가 짧은 경우(즉, 구멍이 작은 모세관의 내부 직경이 2 ㎛인 경우)에도 검출 감도가 높기 때문에 사용하였다. 또한, 중성 화학종은 전기삼투 현상 없이는 용리되지 않기 때문에 용리시간에 대한 데이터를 얻기 위해서는 하전된 화학종, 즉 로다민 123을 사용하여 표면전하의 밀도 변화를 측정하였다. μem이 결정되면, 하전된 분석물에 대한 용리시간(tem)을 방정식(11)에 따라 표면전하 밀도(σt)와 직접 연관시킬 수 있다. 기타 변경 보유력, 즉 흡착력이 무시될 정도인 경우에는 표면전하의 밀도 변화값을 측정하기 위하여, μem을 직접 측정할 필요가 없다. 이 경우, Δμobs는 Δμeo와 같아지게 되고 Δσt는 방정식(11)을 통하여 직접 계산할 수 있다.
50㎛의 내부 직경을 가지는 분리 튜브의 내부 표면을 하기 화학반응식과 같이 t-부틸디페닐클로로실란으로 코팅하였다:
그런 다음, 표면 처리된 50 ㎛ i.d. 칼럼 내에서 로다민 123에 대한 전기영동 이동도를 측정하고, 표면 처리되지 않은 50 ㎛ i.d.의 동일한 칼럼 내에서의 전기영동 이동도와 비교하였다. 결과를 도 2에 도시하였다. 도 2에 도시된 바와 같이, 비코팅 모세관 및 코팅 모세관의 μobs사이의 차는 코팅에 의하여 억제되는 μobs의 크기를 의미한다.
도 2에 도시된 바와 같이, t-부틸디페닐클로로실란으로 코팅된 50 ㎛ i.d. 칼럼의 경우, 높은 pH(예를 들면, pH 7 내지 10)에서는 μobs가 약 3.6×10-4cm2/Vs가량 감소되고, 그에 따라 표면전하 밀도가 약 0.075 C/m2가량 감소한 것으로 나타났다. 이러한 수치들은 방정식(11)에 따라 계산되었다. 방정식(11)을 사용하여 계산한 경우, 낮은 pH(예를 들면, pH 2 내지 3)에서는 μobs가 약 1.25×10-4cm2/Vs 가량 감소되고, 그에 따라 표면전하 밀도가 약 0.022 C/m2가량 감소되었는데, 이는 낮은 pH에서 비코팅 표면의 표면전하 밀도의 감소값과 일치하였다. 비코팅 튜브 내에서 중성 화학종(메탄올, 데이터에는 나타나있지 않음)의 이동속도는 4.4×10-4cm2/Vs(0.1 C/m2)이었으며, 이는 튜브를 코팅하면 표면전하가 상당히 억제된다는 것을 의미한다(도 3, 0.075 C/m2가량 억제됨).
실시예 2
힌더드 오가노실란으로 코팅된 작은 천공 튜브
실시예 1에 기재된 방법을 사용하여 작은 천공 튜브를 코팅하였다. 얻어진 로다민 123의 전기영동 이동도에 따르면, 도 4에 도시된 바와 같이 테스트된 모든 직경에 대하여 μobs가 pH 3.0에서 1.2×10-4cm2/Vs 가량 감소한 것으로 나타났다. 이러한 데이터는 코팅된 좁은-천공 튜브의 제조가 가능하며, 이러한 코팅 튜브의 성능이 큰 천공 튜브의 성능과 같음을 보여준다. 또한, 코팅 및 비코팅 튜브의 보어 직경을 변화시킨 경우에도 전기삼투 현상에서는 아무런 차이가 관찰되지 않았다.
실시예 3
장기간 안정성
실시예 1에 따라 t-부틸디페닐클로로실란으로 코팅된 50 ㎛ i.d. 모세관 내에서 로다민 123의 전기영동 이동도의 안정성에 대하여 테스트하였다. 코팅된 분리 튜브를 pH 10의 과도한 pH에 저장한 경우에도 도 3에 도시된 바와 같이 코팅이 8주 동안 안정한 상태로 유지되었다. 또한, 상기 8주 동안 μobs는 약 5.5×10-4cm2/Vs 이하로 유지되었다(즉, 감소된 표면전하 밀도는 0.075 C/m2으로 유지됨). 또한, pH 3의 과도한 pH에서도, 도 5에 도시된 바와 같이 전기삼투 측정시 8주 동안 μobs가 2.75×10-4cm2/Vs 이하로 유지되는 안정한 표면이 확인되었다. 10주 후에는 코팅이 열화되었으며, μobs는 pH 10에서 8.5×10-4cm2/Vs 이상으로 증가하였으며 pH 3에서는 3.5×10-4cm2/Vs 이상으로 증가하였다. 이렇게 높은 값은 비코팅 모세관에 대한 측정값인 pH 10에서의 8.6×10-4cm2/Vs 및 pH 3에서의 3.8×10-4cm2/Vs와 일치한다.
실시예 4
인가된 방사 전압장을 사용하는 전기삼투의 제어
도 6에 도시된 바와 같이 pH 3, 7, 및 10에서 50 ㎛ i.d./375 ㎛ o.d.의 코팅 튜브에 대하여 방사 전압장에 의한 전기삼투의 제어 효과를 테스트하였다. 방사 전압장을 걸어주기 위하여 전압이 -10 내지 +10kV의 범위에서 변화될 수 있도록 모세관 길이의 8.1%를 두 알루미늄 플레이트 사이에 배치하였다. 3, 7, 및 10의 완충용액 pH에서 비코팅 튜브에 대하여 제어 실험을 수행하였다. 이러한 제어 실험의 결과는 상기 관계식과 일치하였다. 즉, 6에 도시된 바와 같이, pH 3에서는 제어가 이루어지지 않았으며, pH 7 및 pH 10 완충용액에서는 방사 전압장으로부터 아무런 영향도 기록되지 않았다. 화학평형에서 기인되는 표면전하 밀도는 pH 효과로부터 최소화되기 때문에 μobs가 약 2.5×10-5cm2/Vs(외부 전압 범위 -10 kV 내지 +10 kV) 가량 변하는 pH 3에서 수행되는 실험은 실험장치 내에서 이동 제어에 가장 바람직한 조건을 나타낸다. 모세관의 일부가 외부 전압장을 걸어주는데 사용되기 때문에, 시판용 모세관 전기영동 장치의 물리적 제한은 인가된 방사 전압장에 의한 이동속도의 변화 크기를 제한한다(방정식 1, 4, 및 6). 그러나, pH 3에서의 비코팅 모세관 실험에서는 정량 가능한 결과가 산출되었기 때문에, 이러한 제한은 모세관 표면의 화학적 성질을 측정하는 하는 것 자체를 불가능하게 하지 않는다.
넓은 pH 범위, 바람직하게는 3 내지 10의 pH 범위에서, 코팅 튜브는 비코팅 튜브에 대한 pH 3에서의 반응과 동등하거나 그 이상으로 방사 전압장에 반응하였다. pH 10의 과도한 실험 완충용액 pH에서 외부 전압장(-10 kV 내지 +10 kV)을 결어주는 경우의 μobs변화는 약 2.5×10-5cm2/Vs이었으며, 이는 비변형 모세관내 낮은 pH에서의 우수한 이동 제어효과와 일치하는 크기이다. 낮은 완충용액 pH에서 동일한 전압장을 걸어준 경우, pH 7에서는 3.0×10-5cm2/Vs로, pH 3에서는 4.0×10-5cm2/Vs로 훨씬 더 우수한 제어가 나타났다. 이러한 데이터는 표면 코팅이 튜브의 내부표면 상에서 완충용액/표면의 화학평형으로부터 기인되는 경쟁 표면전하를 감소시킴으로써 다양한 조건에서 인가된 방사 전압장에 의한 전기삼투의 완전한 제어가 가능하다는 것을 입증한다.
실시예 5
불활성 세라믹층 및 오가노실란으로 코팅되는 실리카 표면
본 실시예에서는 본 명세서에 참고로 인용된 Desu의 "Ultra-thin TiO films by a novel method", Master. Sci. Eng., B13:299-303(1992)에 기재된 방법에 따라 불활성 세라믹 산화물층으로 실리카 모세관의 내부 표면을 코팅하였다. TiCl4를 운반할 수 있는 가열된 진공 챔버 및 초고순도의 H2O를 사용하여 변화 가능한 소정의 두께의 티타니아 세라믹 산화물층을 전개시켰다. 일반적으로, 이러한 챔버는 적당한 밸브를 가지는 입구 및 진공 시스템에 연결되는 기재를 하우징하는 직경이 큰 용융 실리카 튜브로 이루어진다. 용융 수정을 600℃의 건조 아르곤 환류하에서 2시간 동안 탈수시켰다. 견본을 100℃로 냉각하고 물-포화 아르곤을 사용하여 10시간 동안 재수화하였다. 상기 과정에 의하여 대략 5×1014기/cm2함량의 표면 실록시 작용기가 생성되었다. 이어서, 시편을 100 내지 350℃ 사이의 소정의 성장 온도로 가열하였다.
층을 증착시키기 전에 용융 실리카 튜브 반응기를 15분 동안 1×10-6Pa의 기본 압력으로 공기를 방출시켰다. 그런 다음, TiCl4반응물을 200 Pa의 증기압에 주입하였다. 이러한 반응물 증기압은 샘플 챔버를 기본 압력으로 복귀시킨 후 20분간 가해졌다. 이어서, 견본을 200 Pa의 H2O 증기에 20분간 노출시킨 후, 기본 압력으로 복귀시켰다. 단일 사이클을 구성하는 상기 과정에서 필름의 두께 및 특성을 조사하였다.
파장 632.8에서 70°의 입사각으로 타원 편광기를 사용하여 얻어진 TiO2필름의 두께 및 굴절율을 분석하였다. 또한, X-선 회절 분석계, 화학적 분석을 위한 전자 분광기, 및 Auger 전자 분광기를 사용하여 필름을 조사하였다. 광학 전자 현미경 및 주사 전자 현미경을 사용하여 물리적 성질을 조사하였다.
표면 히드록시기는 TiO4의 단일층을 TiCl4에 노출시킴으로써 가수분해시키는 2차원적 핵형성을 유발한다. 사이클 당 성장율은 대략 0.27 nm이므로, 두께는 사이클의 수에 의하여 결정된다. 이러한 방법을 이용하여 10.0 nm 이상의 산화물층을 만들었다. 이 방법은 완성된 마이크로 장치 상의 표준 용융 실리카 모세관 또는 채널에 사용될 수 있다. TiO2또한 마이크로 장치의 사진평판 제조 단계에 증착될 수 있다. 이러한 패턴의 산화물 증착물을 제조하는 방법은 화학 증기 증착법(CVD) 및 졸(sol)-겔법을 포함한다.
그런 후에, 실시예 1에 기재된 바와 같이 불활성 산화물층 위에 오가노실란층을 형성시켰다.
본 명세서에 기재된 특정한 실시예는 본 말명을 설명하기 위한 것이므로, 당업자는 본 발명이 본 발명의 범위 내에서 다양하게 변형 및 개조될 수 있음을 쉽게 이해할 것이다.
Claims (19)
- 약 2 내지 11의 pH 범위에서 안정한 전기삼투면으로서,a) 표면 히드록시기를 가지는 기재; 및b) 단일 이탈기를 가지는 제1 트리오가노실란과 상기 기재의 반응에 의하여 형성되는 성분을 포함하는 상기 기재상의 코팅를 포함하는 전기삼투면.
- 제1항에 있어서,상기 기재가 고체면, 반고체면, 다공성 면으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 전기삼투면.
- 제2항에 있어서,상기 기재가 폴리머, 실리카, 실리콘, 석영, 세라믹, 및 이들의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 물질을 포함하는 전기삼투면.
- 제3항에 있어서,상기 기재가 산화 폴리디메틸실록산, 폴리메틸 메타크릴레이트, 실리카, 및 이들의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 물질을 포함하는 전기삼투면.
- 제1항에 있어서,상기 제1 트리오가노실란이 하기 화학식을 가지는 전기삼투면:R1R2R3SiX상기 식에서, X는 F, Cl, Br, I, At, 메톡시, 에톡시, 트리플루오로메탄 설포네이트, 및 이미다졸로 이루어지는 군으로부터 선택되는 이탈기이고;R1R2및 R3은 직쇄, 분지쇄, 또는 환형의 치환 또는 비치환 C3-C10기 및 치환 또는 비치환 C4-C10방향족 기로 이루어지는 군으로부터 독립적으로 선택됨.
- 제5항에 있어서,상기 제1 트리오가노실란이 입체장애 트리오가노실란인 전기삼투면.
- 제5항에 있어서,상기 제1 트리오가노실란이 t-부틸디페닐클로로실란, 2-(카르보메톡시)에틸트리클로로실란, 3-시아노프로필트리클로로실란, 및 이들의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 전기삼투면.
- 제1항에 있어서,상기 코팅이 상기 제1 트리오가노실란보다 작은 단일 이탈기를 가지는 제2 트리오가노실란과 상기 기재의 반응에 의하여 형성되는 성분을 추가로 포함하는 전기삼투면.
- 제1항에 있어서,전기삼투 기재와 상기 코팅 사이에 불활성 세라믹 산화물층을 추가로 포함하는 전기삼투면.
- 제9항에 있어서,상기 불활성 세라믹 산화물층이 지르코니아, 티타니아, 산화탄탈, 산화바나듐, 토리아, 및 이들의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 물질을 포함하는 전기삼투면.
- 제10항에 있어서,상기 불활성 세라믹 산화물층이 이산화티탄을 포함하는 전기삼투면.
- 제1항에 따르는 안정된 전기삼투면을 포함하는 전기영동 장치.
- 제9항에 따르는 안정된 전기삼투면을 포함하는 전기영동 장치.
- 전기삼투 이동을 제어하는 방법에 있어서,a) 표면 히드록시기를 가지는 기재를 제공하는 단계;b) 단일 이탈기를 가지는 트리오가노실란과 기재를 접촉시켜 전기삼투면을 형성하는 단계;c) 전기삼투면과 접촉되는 유체를 제공하여 유체-고체 경계면을 형성하는 단계; 및d) 방사 전기장을 인가함으로써 유체의 전기삼투 이동을 유도하는 단계를 포함하는 전기삼투 이동의 제어방법.
- 제14항에 있어서,기재가 마이크로칩 소자의 표면인 전기삼투 이동의 제어방법.
- 제14항에 있어서,기재가 모세관 칼럼의 표면인 전기삼투 이동의 제어방법.
- 전기삼투 이동을 제어하는 방법에 있어서,a) 표면 히드록시기를 가지는 기재를 제공하는 단계;b) 불활성 세라믹 산화물과 기재를 접촉시키는 단계;c) 단일 이탈기를 가지는 트리오가노실란과 불활성 세라믹 산화물 코팅을 접촉시켜 전기삼투면을 형성하는 단계;d) 전기삼투면과 접촉되는 유체를 제공하여 유체-고체 경계면을 형성하는 단계; 및d) 방사 전기장을 인가함으로써 유체의 전기삼투 이동을 유도하는 단계를 포함하는 전기삼투 이동의 제어방법.
- 제17항에 있어서,기재가 마이크로칩 소자의 표면인 제어방법.
- 제17항에 있어서,기재가 모세관 칼럼의 표면인 제어방법.
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