'초박막 금 전극 및 금 나노 구조체', 각종 치료 성공에 기여할 것
(서울=내외방송) 금의 미세한 전극을 환자 맞춤형으로 프린트할 수 있는 기술이 개발돼 효율적인 열 치료법과 의료기기 개발이 가능할 것으로 전망된다.
DGIST(대구경북과학기술원)는 19일 "강홍기 전기전자컴퓨터공학과 교수 연구팀이 미세한 잉크젯 프린팅 용액 공정을 기반으로 투명 전극과 광열 층(빛과 열로 이뤄진 층)을 선택적으로 형성할 수 있는 기술을 개발했다"고 밝혔다.
이 기술은 온도 변화에 민감하거나 투명성이 요구되는 바이오 소재 응용에 기여할 것으로 평가된다.
최근 다양한 애플리케이션에 적용할 수 있는 '투명 전극'이 관심을 받고 있지만, 기존 잉크 재료를 사용해서 투명 전극 공정을 진행할 경우 높은 온도로 인해 유연성을 띠는 기판(전기회로 판)이 딱딱해지는 문제가 발생했다.
연구팀은 이 문제를 해결하기 위해 패턴 형성 자유도가 높은 잉크젯 프린팅 기술을 사용 초박막(매우 얇은) 금 미세 전극을 환자 맞춤형으로 제조하는 방법을 제안했다.
이 기술은 잉크를 직접 인쇄하는 기존 방법과 달리 기저핵(신경세포체 집단을 아우르는 뇌의 부위) 생성을 유도하는 폴리머 시드(여러 구성 단위가 화학결합으로 연결된 분자) 층을 잉크젯 프린터를 이용해 인쇄한다.
또, 포토마스크(유리기판 위에 반도체의 미세회로를 형상화) 없이 6nm(나노미터) 이하의 '초박막 금'을 진공 증착해 높은 투과도를 띠는 투명 전극을 만들 수 있다.
동시에 '비전도성 금 섬 층(폴리머 시드 층이 프린트 되지 않은 영역에 금을 증착하면 생기는 섬 모양의 층)'이 폴리머 시드 층이 인쇄되지 않은 영역에 형성됐고, 이를 통해 광열효과가 발현하는 데 성공했다.
이 원리로 개발된 '초박막 금 전극 및 금 나노 구조체'의 완성도 검증 결과, 투명 온도 센서를 활용해 광열 효과를 감지할 뿐만 아니라 상단부에 신경세포를 성장시켜 생체 적합성이 확인됐다.
이 구조체는 '환자 맞춤형 플렉시블(휠 수 있는 성질), 웨어러블(착용할 수 있는 성질) 투명 전극 형성'이 필요한 분야에서 노광 마스크(필름에 빛을 쏨) 공정 없이 상온에서 공정을 진행할 수 있다.
이를 통해 개발된 디바이스 등이 신경 조절과 암 치료, 약물 전달과 열 치료를 성공적으로 수행할 수 있을 것으로 기대된다.
강 교수는 "이 기술을 활용하면 환자 맞춤형 유연 미세 전극 어레이(집합)를 통해 생체에서 발생하는 여러 신호를 보다 효율적으로 측정할 수 있을 것으로 기대한다"고 말했다.
김두희 석박사통합과정이 주저자로 참여한 이 연구는 한국연구재단 등의 지원을 받아 수행됐으며 국제학술지인 'ACS Applied Materials & Interfaces'에 최근 온라인 게재됐다(논문명: Inkjet-printed polyelectrolyte seed layer-based, customizable, transparent, ultrathin gold electrodes and facile implementation of photothermal effect).
