On-chip nanofluidic channel의 제작과 이온 흐름의 관찰

Abstract

최근 나노 크기의 유체의 흐름이나 생체고분자에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 나노 단위의 유체의 흐름을 연구하기 위해서는 나노미터 단위의 이온들이 흐를 수 있는 나노 유체관을 제작하여야 한다. 나노 유체관의 제작에는 여러가지 방법이 있다. 간단한 식각법을 이용하여 나노미터 단위를 가지는 유체관을 형성할 수도 있지만, 본 실험에서는 Photo Resist (PR)를 템플레이트로 사용하여, Optical Lithography 방법으로 나노 유체관을 제작하였다. 약 100nm의 산화규소가 성장된 N-Type 기판위에 spin-coating법을 이용하여 PR을 고르게 분산시킨 다음, Optical Aligner를 이용하여 나노 유체관을 패터닝한 후에 Sputtering으로 산화규소(SiO2)를 증착시켜서 나노 유체관을 형성하였다. 그리고 나노 유체관의 양끝에 떨어트린 이온들이 퍼지는 것을 방지하기 위해 PR을 이용하여 보호층을 형성하였다. 채널의 폭은 가장 넓은 곳이 40㎛이고, 가장 좁은 곳은 5㎛, 10㎛, 15㎛로 다양하게 제작하였다. 이렇게 형성된 나노 유체관을 통한 이온들의 흐름을 관찰하기 위해 우리는 두 가지 방법을 이용하였다. 우선 나노 유체관의 양끝에 마이크로 피펫을 이용하여 여러 이온 용액을 떨어트린 후 광학현미경을 통하여 이온들이 나노관을 통하여 흐르는 것을 관찰하였다. 그리고 나노 유체관의 양끝에 플라티늄 전극을 놓고, 유체관의 양끝에 이온 용액을 떨어트린 후 전류의 변화를 측정하였다.