한양대학교 ERICA 에너지바이오학과 이승현 교수 연구팀이 나노종합기술원, 인천대학교 연구팀과 공동연구를 통해 유전영동을 기반으로 한 ‘표면 증강 라만 산란(Surface Enhanced Raman Scattering, SERS) 활성 기판’을 개발했다고 밝혔다.
기존 SERS 기술은 극미량 분자 검출이 가능한 분석 기법이지만, 핫스팟(hotspot)의 균일한 생성이 어려워 신뢰도와 재현성이 떨어진다는 한계가 있었다. SERS의 신호 증폭은 플라즈모닉 금속 나노입자 간 수 nm 간격의 핫스팟에서 발생하기 때문이다. 이 때문에 넓은 면적에서 핫스팟을 균일하게 형성하는 것은 SERS 기판 제작의 핵심 난제로 꼽혀 왔다.
연구팀은 이 문제를 해결하기 위해 유전영동을 활용한 입자 배열 방법을 통해 핫스팟을 넓은 영역에 걸쳐 균일하게 만든 SERS 활성 기판을 제조했다.
그 결과 반도체 공정을 통해 만들어진 기판에 유전영동 기술을 활용하여 특정 위치에 플라즈모닉 입자들을 배열했고, 이를 SERS 활성기판으로 활용하여 100피코몰(10-10M) 수준의 분자를 검출하는 데 성공했다.
이승현 교수는 “SERS를 활용하여 고감도 분석을 하는 것을 넘어, 정량 분석까지 가능한 기판을 고려해야 한다”며 연구의 의의를 강조했다.
이번 연구는 한국연구재단이 지원하는 개인기초 신진후속·중견연계 연구과제, 경기도청에서 지원하는 GRRC 과제, 한국산업기술기획평가원에서 지원하는 소재부품기술개발사업의 일환으로 수행됐다. 연구 결과는 지난 5월 14일 나노 미세유체역학 분야의 세계적 권위지인 『Lab on a Chip』에 발표됐으며, 지난 9월에는 표지 논문 및 ‘Lab on a Chip Hot Articles 2025’로 선정되는 성과를 거두었다.
해당 논문 「Well-defined assembly of plasmonic metal nanoparticles by dielectrophoresis for highly sensitive SERS-active substrates」에는 한양대 여윤수 석사과정 및 박재준 석박사통합과정 연구원이 공동 1저자로, 김하영 석박사 통합과정 연구원, 유성훈 박사, 남동환 박사, 나노종합기술원의 이태재 박사, The State University of New York Gyu Leem 교수가 공저자로 참여하였으며, 인천대 권재성 교수와 한양대 이승현 교수가 교신저자로 참여했다.
한편, 이승현 교수는 교내 연구와 학술 활동 이외에도 『Nano Convergence』의 수석 편집 위원 및 ‘Elastomer and Composite’의 편집 위원장을 맡아 학계의 발전을 이끌고 있다. 주요 연구 분야는 △플라즈모닉 금속 나노입자 기반 광학 나노바이오센서 △그린 수소 생산용 3D 나노구조 촉매 △차세대 반도체 패키징용 소재 및 평가법 개발 등으로, 기초 나노 과학부터 실용적인 에너지 및 바이오 응용 기술까지 폭넓은 연구를 수행 중이다.
