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| △ 단일벽탄소나노튜브(SWNT)와 바이오물질을 이용해 만든 투명한 전도성 나노그물(a)과 나노그물 미세구조 사진 및 설명 그림(b,c). 생체접착제 기능을 하는 바이오 물질은 나노그물의 나노구조를 제어할 뿐 아니라 대면적 나노그물구조를 유지하고 안정화하는 역할도 한다. |
탄소나노튜브 나노그물로 미세한 뇌파까지 측정한다
KIST 이현정 박사 "나노그물 센서, 두개골 손상없이 민감도 4배 향상"
(서울=연합뉴스) 이주영 기자 = 국내 연구진이 단일벽탄소나노튜브(SWNT)와 바이오물질을 이용해 만든 나노그물로 생체 손상 없이 뇌파와 심전도 등 생체신호를 기존 센서보다 4배 이상 민감하게 측정할 수 있는 센서를 개발했다.
한국과학기술연구원(KIST) 스핀융합연구단 이현정 박사팀은 11일 단일벽탄소나노튜브와 바이오물질을 계면활성제와 혼합, 수용액 내 투석막 근처에서 반응시켜 센서 전극소재로 사용할 수 있는 전도성 대면적 나노그물을 만들었다고 밝혔다.
단일벽탄소나노튜브는 탄소 원자가 6각형 벌집 모양으로 결합한 평면의 그래핀이 한 겹으로 말려 빨대형태를 이룬 물질로 전기적, 기계적, 화학적 특성이 뛰어나 각종 전자 소자로 개발하는 연구가 진행되고 있다.
연구진은 단일벽탄소나노튜브와 생물학적 접착체 기능을 하는 바이오물질(P8GB#1 단백질)을 서로 엉겨붙지 않게 하는 계면활성제와 섞어 투과막이 있는 용액에서 반응시키는 방법으로 전도성이 뛰어난 나노그물을 만들었다.
투과막 근처에서는 계면활성제가 막을 통해 빠져나가 농도가 약해지면서 단일벽탄소나노튜브와 바이오물질(P8GB#1)이 서로 결합, 100나노미터(㎚=10억분의 1ｍ) 정도 두께의 전도성 대면적 나노그물이 생성된다.
이 나노그물로 만든 센서 전극은 기존 전극보다 생체 접촉 저항이 7분의1 이하로 이온신호 형태로 전달되는 생체신호 감지 성능이 매우 우수하고 유연성이 좋아 신축성 기판을 이용한 착용형(wearable) 전자소자 제작에도 적합하다.
연구진이 나노그물로 '고집적 유연 뇌전극'을 만들어 생쥐 두개골 표면에 붙여 고주파뇌파(HFBs)를 측정한 결과, 기존 전극보다 4배 이상 잘 감지하는 것으로 확인됐다. 고주파뇌파는 신호가 약해 주로 두개골을 절개해 전극을 삽입하는 형태로 측정해 왔다.
이현정 박사는 "이번에 개발한 공정은 간단하면서도 전도성 나노그물을 대면적으로 만들 수 있고 수용액에서 반응이 이루어져 화학적 분리과정도 필요 없다"며 "건강관리용 웨어러블 전자소자와 유연바이오센서에 핵심소자로 사용할 수 있고 신축성 투명전극, 유연한 에너지 저장·변환 소자 등에도 활용이 기대된다"고 말했다.
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