동적광산란법을 이용한 SiO2 입자의 크기 측정

Abstract

공초점 현미경은 시료를 비파괴, 비접촉식으로 z위치 정보를 이용한 3차원 구조로 이미지화 할 수 있으며, 형광물질을 이용하여 세포 내부 단면을 관찰할 수 있기 때문에 생명과학, 의학 등 다양한 분야에 널리 이용될 수 있는 유용한 장치이지만 회절한계로 인해 그 측정이 제한된다. 본 연구에서는 공초점 현미경의 분해능 이하의 영역인 수백 nm 이하를 분석하기 위해 공초점 현미경과 더불어 입자의 크기와 수에 따라 광 신호의 상관함수 변화를 측정하는 동적광산란법을 이용해 SiO2 입자의 크기를 분석하였다. 레이저 주사 공초점 현미경의 시료 표면 주사 기술과 신호의 시간에 따른 상관성을 분석하는 상관함수 분석기술을 결합한 DLS 장치를 구성하고, TEOS의 농도 0.1 M, 0.2 M, 0.3 M에서 제작한 박막 시료롸 액체 시료 표면의 SiO2에 대한 상관함수 데이터를 얻은 후, 입자의 크기를 측정하였다. SEM으로 측정한 SiO2입자의 크기는 0.1 M, 0.2 M, 0.3 M의 TEOS의 농도에 대해 각각 262.0 ± 15.2 nm, 320.3 ± 11.5 nm, 454.5 ± 13.5 nm로 측정이 되어, TEOS의 농도가 증가함에 따라 입자의 성장을 일으키는 monomer의 양이 증가하여 생성되는 SiO2입자의 크기는 증가하는 것을 확인하였다. 박막 시료에서 SiO2입자의 크기는 0.1 M, 0.2 M, 0.3 M에서 각각 263.1 ± 21.7 nm, 309.3 ± 28.2, 0 425.4 ± 14.6 nm로 측정되었으며, 액체시료에서 입자의 크기는 0.1 M에서 252.5 ± 8.0 nm, 0.2 M에서 322.8 ± 23.1 nm, 0.3에서 423.2 ± 12.2 nm로 측정되었다. 액체 시료의 상관함수 데이터에서 액체시료가 가지는 변수의 문제로 박막 시료에 비해 데이터의 분산이 크게 나타났지만, 액체 시료, 박막 시료의 DLS의 결과와 SEM 결과는 ±9%의 편차범위 내에서 일치하였다. 본 연구에서 레이저 주사 공초점 현미경 장치를 기반으로 한 DLS 장치를 구성하여 SiO2입자의 크기를 박막 시료와 액체 시료에서 빠르고 간단하게 측정할 수 있었다. 이러한 결과로 박막과 같은 고체 시료에서도 상관함수를 응용하여 표면 상태에 관하여 연구할 수 있는 가능성을 확인하였다.