나피온 폴리머를 이용한 금 전극의 표면 개질 및 이의 삼투압 측정용 임피던스 센서 응용 = Surface Modification of Gold Electrode Using Nafion Polymer and Its Application as an Impedance Sensor for Measuring Osmotic Pressure

국문 초록 (Abstract)

본 논문에서는 용액의 이온 농도 측정이 가능한 나피온 폴리머(Nafion polymer) 코팅 기반 2상 금 전극의 임피던스(Impedance) 센서를 개발하였다. 스퍼터링(Sputtering) 공정을 통해서 제작된 금 전극의 표면을 나피온 폴리머를 사용하여 표면 개질 하였다. 상기 제작된 전극은 분극 현상 제어가 가능하여 전기화학적 신호를 안정적으로 측정할 수 있도록 하였다. 분광학과 전자주사현미경 관찰을 통하여 박막의 나피온 폴리머 코팅을 확인하였다. 나피온 코팅이 된 전극은 기존 금 전극에 비해 안정적인 임피던스 신호를 보여 주었으며, 표준 염화나트륨(NaCl) 용액 사용 시 임피던스 센서의 신뢰성 높은 검정 곡선(R² = 0.983)을 나타내었다. 또한, 임피던스 센서는 상용화 전도도 장치와 인공 눈물의 이온 농도 측정 비교 실험을 진행하였으며, 유사한 결과값을 확인하였다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

In this work, we developed a Nafion polymer-coated impedance sensor with two gold electrode configurations to measure the ion concentration in solution samples. The gold electrodes were fabricated through the sputtering process, followed by surface modification using Nafion polymer. The resulting sensors enable the prevention of the polarization phenomenon on the electrode surface, resulting in stable measurement of electrochemical signals. Spectroscopy and scanning electron microscopy measurements revealed that the thin film of Nafion was coated uniformly onto the surface of the gold electrode. The Nafion-coated sensor exhibited more stable impedance signals than the conventional gold electrode. It showed a highly reliable calibration curve (R² = 0.983) of the impedance sensor using a standard sodium chloride solution. In addition, a comparison experiment between the impedance sensor and a commercial conductivity sensor was performed to measure the ion concentration of artificial tears, showing similar results for the two sensors.