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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 정재원, 이상엽
- 발행연도
- 2015
- 저작권
- 고려대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수1
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나노입자의 분리 및 정제는 화학 및 생명과학분야에 필수적인 공정과정이다. 그러므로 다양한 분리/정제방법들이 개발되고 있는 중이다. 하지만 기존의 방법들에는 한계점이 존재한다. 그러므로 기존 방법들의 한계점을 극복하기 위하여 불균일한 전기장 내에서 전기 동역학적 힘이 작용할 때 분리할 수 있는 방법에 대하여 생각하였다. 하지만 나노입자를 이용한 실험에는 외부에서 주는 힘인 전기 동역학적 힘 이외에 브라운 운동과 같은 불안정한 힘도 작용하므로 쉽게 예측이 불가능하다. 그러므로 본 연구에서는 불균일한 전기장 내에서 전기 동역학적 힘이 작용할 때 나노입자의 이동경로에 대하여 분석하였다. 우선 불균일한 전기장이 형성 될 때에 작용하는 힘에 대하여 공부를 하였다. 이 때 작용하는 힘에는 전기영동과 유전영동이 있으며 각각의 힘은 접선방향과 법선방향으로 작용한다. 또한 브라운 운동이 랜덤하게 작용한다. 위의 이론을 바탕으로 본 연구에 대한 실험이 진행되었다.
첫째로 불균일한 전기장이 형성될 수 있게 곡선 형태의 채널을 디자인 하였다. 곡선 형태의 채널 주변에는 다수의 가지채널을 연결하여 나노입자가 이동하는 출구를 확인할 수 있게 하였다.
둘째로 디자인한 채널을 바탕으로 시뮬레이션을 하여 전기장의 특성을 분석하였다. 곡선 채널 내에 불균일한 전기장이 형성되는 것을 확인하였으며, 전기장에 의한 유선이 생성되는 것을 확인하였다.
셋째로 디자인한 칩을 Nano Imprint Lithography(NIL) 기법으로 제작하였다. Photo lithography 공정과 Reactive ion etching 공정을 통하여 마스터 몰드를 제작 후 폴리머를 이용하여 NIL 기법으로 칩을 완성하였다.
넷째로 제작된 칩을 이용하여 본격적으로 불균일한 전기장을 형성시켜 나노입자의 이동경로에 대하여 분석하였다. 첫 번째 실험을 통해 제작된 칩의 완성도를 확인하였으며, 두 번째 실험을 통해 나노입자들이 전기장이 형성된 곳으로만 이동하는 것을 확인하였다. 세 번째는 전기장의 유선을 따라 나노입자들이 이동하는 것을 실험을 통해 확인하였으며, 네 번째는 크기가 다른 두 가지의 나노입자들을 동시에 주입하여 동일한 조건에서 크기에 따라 달라지는 나노입자의 이동경로에 대하여 확인할 수 있었다.
위 실험을 통하여 본 연구에서 제작한 칩에서는 전기영동만이 작용하는 것을 확인할 수 있었으며 전기영동이 작용할 때의 나노입자의 이동특성에 대하여 확인할 수 있었다.
첫째로 불균일한 전기장이 형성될 수 있게 곡선 형태의 채널을 디자인 하였다. 곡선 형태의 채널 주변에는 다수의 가지채널을 연결하여 나노입자가 이동하는 출구를 확인할 수 있게 하였다.
둘째로 디자인한 채널을 바탕으로 시뮬레이션을 하여 전기장의 특성을 분석하였다. 곡선 채널 내에 불균일한 전기장이 형성되는 것을 확인하였으며, 전기장에 의한 유선이 생성되는 것을 확인하였다.
셋째로 디자인한 칩을 Nano Imprint Lithography(NIL) 기법으로 제작하였다. Photo lithography 공정과 Reactive ion etching 공정을 통하여 마스터 몰드를 제작 후 폴리머를 이용하여 NIL 기법으로 칩을 완성하였다.
넷째로 제작된 칩을 이용하여 본격적으로 불균일한 전기장을 형성시켜 나노입자의 이동경로에 대하여 분석하였다. 첫 번째 실험을 통해 제작된 칩의 완성도를 확인하였으며, 두 번째 실험을 통해 나노입자들이 전기장이 형성된 곳으로만 이동하는 것을 확인하였다. 세 번째는 전기장의 유선을 따라 나노입자들이 이동하는 것을 실험을 통해 확인하였으며, 네 번째는 크기가 다른 두 가지의 나노입자들을 동시에 주입하여 동일한 조건에서 크기에 따라 달라지는 나노입자의 이동경로에 대하여 확인할 수 있었다.
위 실험을 통하여 본 연구에서 제작한 칩에서는 전기영동만이 작용하는 것을 확인할 수 있었으며 전기영동이 작용할 때의 나노입자의 이동특성에 대하여 확인할 수 있었다.
목차
국문요약 ⅰ목차 ⅲFIGURE LIST ⅴTABLE LIST ⅶ1. 서론 11.1. 연구배경 11.2. 연구목적 52. 연구배경 62.1. 관련연구 62.1.1. 자기분리방법 62.1.2. 전기영동분리방법 72.1.3. 유전영동분리방법 92.1.4. 유체의 흐름을 이용한 분리방법 102.2. 이론적 배경 112.2.1. 전기영동 132.2.2. 유전영동 152.2.3. 브라운 운동 173. 칩 디자인 및 제작방법 183.1. 칩 디자인 183.2. 칩 제작방법 203.2.1. 마스터 몰드 제작 203.2.2. 마스터 몰드 코팅 223.2.3. 곡선 나노슬릿 칩 제작 244. 실험방법 254.1. 나노입자 및 전해질 254.2. 장비설정 및 실험방법 265. 결과 및 토의 275.1. 수치해석 275.2. 곡선 나노슬릿 칩 내부의 전류 측정 315.3. 나노입자 제어 335.4. 나노입자 이동경로 355.5. 나노입자 이동특성 376. 결론 40참고문헌 41
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