I. 제목
초고감도 및 다채널 신호전달용 탄소나노튜브 기반 바이오전자소자 개발
II. 연구개발의 목적 및 필요성
단백질을 비롯한 다양한 생분자 물질이 가지는 전기적 특성에 대한 이해를 바탕으로 탄소나노튜브, 그래핀, 금속나노입자를 활용한 하이브리드 시스템을 개발하고, 이를 이용하여 하이브리드 전자소자를 제작하여, 2종 이상의 생체물질의 상호인지가 가능한 다채널 동시검지용 초고감도 바이오 전자소자를 개발한다.
III. 연구개발의 내용 및 범위
초고감도 바이오 센서로 활용하기 위해 다양한 화학반응을 활용하여 고품질의 탄소나노튜브를 합성하고 이를 기반으로 하는 그래핀, 금속나노입자 하이브리드 시스템을 합성한 후 탄소나노튜브를 기반으로 하는 하이브리드 시스템을 이용하여 다채널 동시검지용 트랜지스터 바이오 전자 소자를 개발함으로써 전기적 특성을 규명하고 동시에 혈청 속 초고감도 검출 등의 생물질의 검지 능력을 측정한다. 더하여 초고감도 바이오 전자소자의 효율 향상을 위해 표면화학 반응을 이용하여 생체 분자의 효율적 결합을 유도하고, 여러 화학반응을 통한 하이브리드 시스템의 전기적 특성 변환 기술을 개발
IV. 연구개발결과
√ 균일한 크기의 촉매 나노입자의 합성법 및 고순도 단일벽 탄소나노튜브 합성법 개발
√ 탄소나노튜브를 활용한 바이오센서 소자 개발 및 생물질 효율적 결합을 위한 소자 표면처리 기술 개발
√ 고체 지지체 표면의 개질을 통한 단백질 박막형성 기술 개발
√ 전기화학적 감지 기술 개발 및 감지 소자용 탄소나노튜브 패턴 형성 기술 개발
√ 반도체성 탄소나노튜브 확보를 위한 자발적 hydrosilylation 반응 개발
√ 다채널 탄소나노튜브 트랜지스터 센서 소자 개발
√ 특정 질병 진단 단백질의 초 민감 검출을 위한 AFM probe 개발 및 상호작용력 측정
√ 탄소나노튜브 기반 전극으로 단백질, 혈청 속 troponin I 및 DNA 검출방법 개발
√ 하이브리드 구조체를 위한 표면 화학반응 연구 및 하이브리드 소자 제작
√ 하이브리드 소자 기반의 단백질 센싱을 위한 그래핀 위에서의 단백질 표면 반응 연구
√ 아밀로이드 베타 중합체 형성 기작 및 관계 물질의 효력 규명
V. 연구개발결과의 활용계획
단백질을 비롯한 다양한 생물질 분자를 이용하여 바이오 전자소자를 구현하게 됨으로써 얻어지는 기술 및 지식은 개인 휴대용 질병 진단기, 나노바이오센서를 활용한 진단 키트 등에 쓰일 수 있고, 바이오 이미징, 바이오 메모리, 바이오 연료전지등 차세대 전자, 에너지 분야에 활용될 수 있다. 질병 진단 및 환경 검사용 센서로의 응용 역시 기대되는 바이며, 나노전자소자의 기반 기술을 제공할 수 있다. 게다가 기존의 실리콘 기반 전자소자와의 융합을 통하여 생체에 적합한 전자 소자 개발에 적극 활용될 것이다.