왜 바이오센서 제작에 적외선을 사용하는가?
바이오센서를 제작할 때는 매우 섬세한 균형을 유지해야 합니다. 폴리머나 접착제를 경화시키기 위해서는 충분한 열이 필요하지만, 너무 과도한 열을 가하면 센서의 생물학적 구성 요소들이 손상될 수 있습니다. 따라서 적절한 열량을 조절하는 것이 중요합니다.
그래서 우리는 적외선 램프를 사용합니다. 대부분의 오븐이 뜨거운 공기를 이용해 가열하는 반면, 적외선은 방사능을 이용하여 가열합니다. 이 방식은 훨씬 더 효율적입니다. 게다가 환경 검사에서 문제가 되는 유해한 화학 촉매나 용매도 필요 없습니다.
물리적 원리도 꽤 흥미롭습니다.
적외선 램프는 큰 금속 상자 안의 공기를 가열하는 데 시간을 낭비하지 않습니다. 직접적으로 코팅된 물질의 분자 진동을 자극합니다. 그래서 거의 즉시 경화됩니다. 전체 공간이 아닌 특정 부분만을 가열하기 때문에, 전력 낭비가 없습니다. 이는 전체 건조 과정을 훨씬 더 효율적으로 만들어줍니다.
친환경적이고 납이 없는 방식
과거에는 낮은 온도에서도 물질을 경화시키기 위해 납 기반의 안정제나 화학 촉매를 사용했습니다. 하지만 이런 방법은 번거롭고 위험했습니다.
적외선을 사용하면 그러한 첨가제 없이도 빠르게 최적의 온도에 도달하여 중합 반응을 일으킬 수 있습니다. 유해한 가스나 VOC도 발생하지 않습니다. 그저 깨끗하고 간단한 과정일 뿐입니다.
하지만 어려운 점도 있습니다.
그렇다고 해서 모든 것이 간단한 것은 아닙니다. 열의 세기를 조절하는 데 주의해야 합니다. 너무 강하게 열을 가하면 표면이 급격히 단단해져서 아래쪽의 습한 용매가 갇히게 됩니다. 이는 좋지 않은 결과입니다.
이 문제를 해결하기 위해 우리는 단계적으로 열을 가합니다. 처음에는 낮은 온도로 시작하여 물질이 안정되도록 한 다음, 점차 열을 높입니다.
하지만 가장 중요한 것은 파장입니다. 램프의 파장을 물질의 흡수 스펙트럼과 맞춰야 합니다. 그렇지 않으면 에너지가 물질에 전달되지 않고 그대로 반사됩니다. 결국 에너지가 낭비되고 센서가 아닌 기계 자체가 가열됩니다.
우리는 이 램프들을 정확하게 조정하여 에너지가 바이오층 깊숙이 들어갈 수 있도록 합니다. 이것이야말로 공정을 효율적으로 유지하고 규제 기관의 요구를 충족시키는 유일한 방법입니다.