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서울시립대 화학공학과 이종범-문홍철 교수 연구팀, 생체물질(DNA) 이용한 고성능 전기변색소자 개발
서울시립대 화학공학과 이종범-문홍철 교수 연구팀, 생체물질(DNA) 이용한 고성능 전기변색소자 개발
  • 최승우
  • 승인 2022.01.07 09:45
  • 댓글 0
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- 자연유래 DNA를 이용해 저비용으로 차세대 전자소자 개발 가능 -

KAIST(총장 이광형)는 물리학과 이경진 교수, 김세권 교수 연구팀이 스핀 기반 차세대 반도체 기술(스핀트로닉스)의 최신 연구 동향 및 미래 발전 전략을 정리한 `*준강자성체 기반 스핀트로닉스' 리뷰 논문을 물리 및 재료 분야의 세계적인 학술지 `네이처 머터리얼스 (Nature Materials)' 2022년 1월호에 표지논문으로 게재했다고 6일 밝혔다.
※ 준강자성체: 반강자성체와 같이 서로 이웃하는 자성 이온이 반대 방향으로 정렬되지만, 서로 
              자성의 크기가 달라서 물질 전체적으로는 자발적인 자성이 남아있는 물체

스핀트로닉스는 성장 한계에 다다른 기존 반도체 기술의 근본적인 문제점들을 전자의 양자적 성질인 스핀을 이용해 해결하고자 하는 연구 분야다. 이는 기존 정보처리 기술을 혁신적으로 발전시켜 초고속 초고집적 차세대 반도체 기술을 구현할 것으로 기대되고 있다. 스핀트로닉스 장치의 핵심 구성 요소는 자성체이기 때문에, 스핀 기반의 초고속 초고집적 정보처리를 구현하기 위해서는 최적의 자성 물질을 규명하는 것이 필수적이다.

지난 수십 년간 스핀트로닉스에서 주로 사용돼왔던 강자성체는 스핀 동역학 속도가 기존 정보 처리 기술의 수준과 유사한 기가헤르츠(GHz) 수준에 머물러 정보 처리 속도 향상에 어려움을 겪고 있었다. 또한, 강자성체가 생성하는 강력한 주위 자기장으로 인해 강자성체 기반 장치들이 서로 강하게 간섭해, 스핀 장치의 집적률을 증가시키는 데도 어려움이 있었다. 

서울시립대(총장 서순탁) 화학공학과 이종범, 문홍철 교수 연구팀이 자연에서 추출한 비특이 염기서열을 가진 DNA를 사용해 DNA 하이드로젤 소재를 개발하고 전기변색 디스플레이로 응용하는 데 성공했다.

연구팀은 기존의 복잡한 제작공정 없이, 자연에서 추출한 연어정자 DNA를 사용해 우수한 기계적 물성을 가진 하이드로젤을 제작했다는 점에서 신규성이 있다고 밝혔다. 특히, 제작된 DNA 전자소재는 원하는 모양으로 쉽게 성형할 수 있고 생분해성을 갖기 때문에 QR 코드 등 맞춤형 전자소자로 활용하고 원하는 시점에 제거할 수 있다.

이종범, 문홍철 교수 연구진은 “이번 연구는 자연에서 추출한 저비용의 DNA를 차세대 전자소자에 적용한 사례”라며 “DNA와 비올로겐(viologen)의 이온 상호작용 원리에서 영감을 받아 오랜 기간 긴밀히 융합연구하여 성공적인 결과를 도출했다.”라고 전했다.

이번 연구는 이종범, 문홍철 교수(공동교신저자)와 전현수(공동 1저자, 화학공학과 석사 졸업), 김용민(공동 1저자, 화학공학과 석박사통합과정)연구원이 주도했다. 연구 결과는 'DNA Optoelectronics: Versatile Systems for On-Demand Functional Electrochemical Applications’이라는 제목으로 미국 화학회에서 발간하는 재료·화학 분야 국제학술지인 <ACS NANO> (Impact factor:15.881)온라인 게재됐다.

본 연구는 4단계 BK21사업, 과학기술일자리진흥원의 연구재료개발확산 지원사업과 한국연구재단의 소재융합혁신기술개발사업의 지원을 받아 수행됐다.
 


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