UNIST·고려대 연구팀
광반응성 센서·소자에 활용 가능
UNIST(총장 이용훈)는 고현협 에너지화학공학과 교수팀과 곽상규 고려대 교수팀이 공동으로 '근적외선 빛에 양이온만 선택 이동시킬 수 있는 광반응성 이온채널'을 개발했다고 28일 밝혔다.
광반응성 이온채널은 생체 내 특정 자극에 선택 반응하는 이온채널을 모사한 것이다. 빛을 쪼여주는 위치에 따라 이온 이동이 가능해 광반응성 센서 및 소자에 활용할 수 있다.
이온은 생명체 내에서 신호 전달과 기능을 조절하는 필수 물질이다. 최근 생물학적 이온 채널을 모사해 다양한 외부 자극(전기, pH, 빛, 압력 등)에 반응하는 인공 이온채널 개발에 관심이 높아지고 있다.
공동 연구팀은 근적외선 빛에 민감한 이온채널을 개발하기 위해 2차원 평면구조 맥신(Mxene) 나노 시트로 이온 이동 채널을 만들었다. 이어 기능성 금나노스타와 셀룰로오스 나노섬유를 이용해 빛과 열에 반응해 선택적으로 이온을 이동할 수 있는 양이온 채널을 제작했다.
맥신과 금나노스타는 근적외선 파장의 빛을 흡수해 열로 전환하는 광열 효과가 뛰어나다. 여기에 1차원 나노 재료인 셀룰로오스 나노섬유를 혼합해 맥신 복합소재의 기계적 강도를 높였고, 동시에 채널 사이의 간격을 넓혀 효율적 이온 흐름을 구현했다.
개발한 맥신 이온 채널은 산화그래핀 이온 채널보다 약 40배 높은 광유도 전류를 나타냈다.
고현협 교수는 “맥신 이온채널은 빛에 노출되는 위치에 따라 전류를 끄거나 증폭시킬 수 있어 이온 기반 센서 및 소자에 활용할 수 있다. 생체이식형 소자, 휴먼-머신 인터페이스 등에는 잠재적으로 응용 가능하다”고 말했다.
이번 연구는 한국연구재단 개인기초연구사업, 나노소재기술개발사업 지원을 받았다. 관련 연구 성과는 '네이처 커뮤니케이션즈' 1월 23일자에 실렸다.
울산=임동식기자 dslim@etnews.com
