분석과학기술대학원

분석과학기술대학원 배제현 교수팀, ‘Analyst’ 논문 게재

나노다공성 구조 내부에서 전기 이중층 중첩 효과와 표면에 음전하를 부여하여 신경전달물질 도파민을 아스코르브산 등의 방해물질과 무관하게 초고감도·선택적으로 감지할 수 있는 전기화학 센서 연구

분석과학기술대학원(GRAST) 배제현 교수팀이 나노다공성 전극을 사용하여 전기 이중층 중첩 효과와 표면에 음전하를 부여하여 신경전달물질 도파민을 아스코르브산 등의 방해물질과 무관하게 초고감도 · 선택적으로 감지할 수 있는 전기화학 센서를 연구했다. 이러한 현상은 평면 전극에서 관찰할 수 없는 독특한 현상으로 나노 다공성 전극에서만 일어나는 독특한 현상이다.

분석과학기술대학원 유준희 씨(석사과정)이 첫번째 단독 저자로 참여하고, 이효찬 씨(석사과정)가 두번째 저자, 양현주 씨(2022년 박사 수료)가 세번째 저자, 홍선영 씨(석사과정)가 네번째 저자, 배제현 교수가 단독 교신저자로 참여한 이번 연구 성과는 Analyst'(IF:3.4, JCR 36.5%)에 게재됐다. 

* 논문 제목: Electrochemical detection of dopamine using negatively charged ordered mesoporous carbon (CMK‑3)

나노다공성 전극은 촉매, 센서, 필터, 에너지 저장 및 변환 장치, 신경 탐침 등 다양한 산업 분야에서 널리 사용되고 있다. 나노다공성 소재는 단위 부피당 매우 큰 표면적을 제공하며, 이를 통해 반응 효율성을 높이고 공간을 절약할 수 있다. 최근에는 균일한 기공 구조를 갖춘 나노다공성 전극 제조 기술이 발전하면서, 기존 평면 전극에서는 관찰되지 않는 독특한 전기화학적 현상을 탐구할 수 있는 기회가 제공되고 있다.

본 연구팀은 전기이중층 중첩 현상이 나노다공성 전극에서 반응성을 변화시키는 독특한 메커니즘과 표면전하 효과를 통해 나노다공성 전극을 센서 응용에 더 효과적으로 활용하기 위한 기초적인 통찰을 제공했다.

배제현 교수는 “이번 연구는 음전하를 가진 나노다공성 전극을 활용하면, 분자 인식체(molecular recognizer) 없이도“간섭 물질이 있는 환경에서도 도파민을 매우 높은 민감도로 검출할 수 있다.”며, “나노다공성 전극에서 관찰되는 독특한 전기화학적 특성을 이해하고 이를 활용하는 데 중요한 기초를 제공한다”고 밝혔다. 

한편, 이번 연구는 과학기술정보통신부의 기초연구 사업(우수신진), 과학기술일자리진흥원의 연구장비분야 전문인력양성사업의 지원을 받아 수행됐다.