한미 공동연구진, 인공 망막·세포 생체지도 연구에 활용
한미 공동연구진이 생체 내 세포의 국소 부위에만 선택적으로 작용할 수 있는 극미세 나노선 센서를 개발했다.
높은 민감도가 요구되는 생체 내 바이오센서 등에 활용할 수 있을 것으로 기대된다.
한국연구재단은 고려대 박홍규 교수와 미국 하버드대 찰스 리버 교수 공동연구진이 전기와 빛 신호에 민감하게 반응하는 실리콘 나노선 센서를 개발했다고 19일밝혔다.
실리콘 나노선은 지름이 수십에서 수백 나노미터(㎚, 10억분의 1ｍ), 길이는 수마이크로미터(㎛, 100만분의 1m)에 이르는 실리콘 나노구조체이다. 전기·광 효율이높아 나노 트랜지스터나 LED, 태양전지 등에 쓰인다.
특히 실리콘 나노선을 이용하면 생체 세포 내에서 미세하게 일어나는 전류와 빛의 변화까지 감지할 수 있어 바이오센서 분야에서 활발한 연구가 진행되고 있다.
단일 세포 안의 특정 영역에만 선택적으로 작용해 신호를 감지하기 위해서는 극미세 나노선 기술을 구현해야 한다.
연구팀은 실리콘 나노선의 한쪽 끝에만 'p-n 접합'을 도입해 이 접합을 통해서만 전기·광 신호를 검출할 수 있는 나노선 센서를 개발했다.
p-n 접합은 전기적 성질이 서로 다른 두 반도체 물질 간의 이종접합으로, 외부빛을 흡수해 전기적 신호 또는 에너지를 생성하는 광소자로 널리 사용된다.
연구팀이 전해 용액을 이용해 전기 변화를 측정한 결과, 센서 민감도의 90%가나노 끝 부분에 집중돼 있어 생체 내 국소 영역에서 전기신호를 측정하는 데 유용한것으로 나타났다.
또 레이저를 이용한 광학실험 결과, 나노선의 빛 반응도가 0.22A/W(암페어 퍼와트, 빛 전력 1W당 생성되는 전류)로, 기존 단일 나노선 센서의 평균 광반응도(0.002 A/W)에 비해 100배 이상 높았다.
생산 수율(불량없는 양산 비율)도 75%로 높아 상용화가 가능할 것으로 기대된다.
이번 연구는 미래창조과학부 기초연구사업(개인연구)의 지원을 받았다. 연구 결과는 권위 있는 국제학술지 '나노레터스'(Nano Letters) 지난달 27일자에 실렸다.
박홍규 교수는 "극미세 나노선 센서는 생체 내 특정 영역에서 일어나는 화학반응이나 광학현상을 민감하게 감지할 수 있어 인공 망막 기술이나 세포 내 생체지도 연구 등에 활용할 수 있다"고 말했다.
jyoung@yna.co.kr(끝)<저 작 권 자(c)연 합 뉴 스. 무 단 전 재-재 배 포 금 지.>