Fabrication of nanopattern for the application to biodevice
- 발행기관 서강대학교 대학원
- 지도교수 오병근
- 발행년도 2008
- 학위수여년월 2008. 2
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 화학공학
- 식별자(기타) 000000107822
- 본문언어 영어
목차
Nanopattern has been a very essential part in the sphere of electronic devices and biodevices. So nanolithography technique is so much imperative to fabricate nanopattern successfully. Thought there are so many lithography techniques we choose holographic lithography and nanoimprint lithography because of its several advantages compared to conventional lithography. Holographic lithography has been an efficient and versatile method to fabricate nano-patterned devices during past several years. This technique is based on the interference of UV-laser beams for patterning regular arrays of fine features without the use of mask as used in conventional lithography. Simple gratings and two-dimensional dot arrays has been fabricated by using the interference principle. Using this technique, we fabricated line-shaped embossing gold (Au) structure on silicon substrates. Towards the characterization of fabricated line-shaped Au nano-structure Field Effect Scanning Electron Microscopy (FE-SEM) is used and our results clearly show the fine structure of fabricated Au lines. Further characterization towards our patterned substrates we used Atomic Force Microscopy (AFM) for analysis of Au patterned lines. A bioelectronic device consisting of cysteine modified azurin was fabricated where the protein was covalently immobilized on the nano-patterned substrate and we investigated the electrochemical property of the device by Cyclic Voltammetry (CV) experiments comparing with that of a normal flat Au substrate. We think these nano-patterned Au substrates can be applied as potentially usable elements for the development of biosensor and other bioelectronic devices. Also nanoimprint lithography is a very low-cost, high-throughput manufacturing technology in recent years. The key advantage of this lithographic technique is the ability to pattern sub-100 nm structures over a large area with a high-throughput and low-cost compared to conventional lithographic methods. Therefore, nanoimprint lithography is a desirable manufacturing technology. Moreover the ultraviolet-nano imprint lithography (UV-NIL) is a promising technology especially compared with thermal type in view of cost effectiveness. By using this method, nano-scale to micro-scale structures also called nanopore structures can be fabricated on large scale gold plate at normal conditions such as room temperature or low pressure which is not possible in thermal type lithography. One of the most important methods in fabricating biochips, immobilizing, was processed successfully by using this technology. That means immobilizing proteins only on the nanopore structures based on gold, not on hardened resin by UV is now possible by utilizing this method. So this selective nano-patterning process of protein can be useful method fabricating nanoscale protein chip.
목차
나노패턴은 전자소자와 바이오소자 분야에서 필수적인 요소가 되어 오고 있다. 그리하여 나노리소그래피 기술은 나노패턴을 만들기 위한 매우 불가피한 방법이다. 많은 리소그래피 기술들이 있지만 그 중에서도 전통적인 패터닝 방법에 비해 많은 장점을 가지는 홀로그래픽 리소그래피와 나노임프린트 리소그래피를 선택하였다. 홀로그래픽 리소그래피는 지난 수년 동안 나노패터닝된 소자를 제작하는 데 있어 매우 효율적인 방법 이어 왔다. 이 리소그래피 기술은 전통적인 리소그래피 기술들이 사용하는 마스크를 사용하지 않고 자외선의 간섭현상을 이용하여 규칙적으로 배열된 패턴을 제작한다. 단순한 격자 모양뿐만 아니라 2D, 3D의 입체적인 모양의 패턴까지 자유롭게 제작할 수 있다. 이러한 홀로그래픽 리소그래피를 이용하여 실리콘 기판 위에 라인모양의 골드패턴을 제작하였으며 제작된 라인모양의 패턴의 이미지를 확인하기 위해 주사전자현미경(SEM)을 사용하였다. 원자현미경(AFM)을 사용하여 제작된 패턴의 3D 이미지를 얻었으며 아주린이 고정화된 패턴의 표면이미지를 얻어 아주린이 성공적으로 고정화됐음을 확인하였다. 또한 골드기판을 패터닝 함으로써 평평한 골드기판에 비해 늘어난 골드의 표면적을 아주린이 고정화된 패턴의 순환전류전압법(Cyclic Voltammetry)을 이용하여 확인하였다. 이렇게 제작되어진 라인 모양의 골드패턴은 바이오센서와 다른 바이오소자 분야에서 유용하게 사용되리라 기대된다. 한편 나노임프린트 리소그래피는 높은 생산성과 낮은 공정비용으로 100nm 미만의 나노수준 패턴을 넓은 면적의 기판에 효과적으로 전사할 수 있는 차세대 리소그래피 기술이다. 게다가 UV 경화 임프린트 방식은 열경화 임프린트 방식에 비해 좀더 경제적이고 미세수준의 패턴을 제작할 수 있는 장점이 있다. 이러한 장점을 가지는 UV 경화 나노임프린트 리소그래피를 이용하여 포어 형태의 미세패턴을 상온,상압에서 제작하였으며 제작되어진 패턴을 이용하여 단백질 패터닝 및 바이오 소자로의 응용가능성을 확인하였다.
