DNA로 디스플레이 신소재 만든다

DNA를 구조재료 및 전자소재로 활용할 수 있을 전망이다. 생물학이나 의학 연구 대상으로만 여겼던 DNA를 산업에 응용할 수 있는 전기가 마련됐다.

한국과학기술원(KAIST·총장 신성철)은 윤동기 화학과·나노과학기술대학원 교수, 김형수 기계공학과 교수팀이 DNA를 정렬해 마이크로미터(㎛) 크기 2차원 구조체를 제작하고 이를 제어하고 응용하는데 성공했다고 18일 밝혔다.

DNA 용액을 증발시켜 얻은 배향 양상 모습. 기판 형태로 배향 양상을 조절할 수 있다.

DNA는 생체 유전 정보를 전달하고 유전 형질을 발현하는 역할을 한다. 이 때문에 생물학이나 의학 분야에서 주로 다뤘다. 최근에는 물리·화학 성질을 분석하고 활용하려는 시도가 나오고 있다. DNA는 구현 난이도가 높은 이중나선 구조, 강한 표면 음전하를 띠는 반면에 체내에서 쉽게 구할 수 있다.

연구팀은 DNA를 손쉽고 저렴하게 정렬해 다양한 분야에 활용할 수 있도록 했다. DNA를 담은 물방울 내부에서 발생하는 유체 흐름과 '액정상'을 활용했다. 액정상은 DNA가 서로 끌어당기며 일정 방향으로 정렬하는 현상이다.

연구팀은 두 기판 사이에서 DNA 액정상을 문질러 원하는 방향으로 DNA 나노 구조체가 정렬하도록 했다. 일정 모양을 갖춘 요철 형태 기판으로 DNA 정렬을 제어해 2차원 뜨개질 모양이나 아이스크림 콘 모양 구조체도 만들었다.

기술 개발에 참여한 KAIST 연구진. 사진 왼쪽부터 윤동기 교수, 김형수 교수, 박순모 연구원.

이렇게 만든 구조체를 디스플레이 소자 구현에 활용하는 시도도 성공했다. DNA 구조체를 틀로 삼아 플라즈몬 공명 소재인 금 나노막대를 일정하게 배향시키는데 성공하고, 플라즈몬 컬러 기판을 제작했다. 플라즈몬 공명은 금속 기판 표면에서 전자가 일정하게 진동하면서 특정 색을 반사하는 현상이다.

윤동기 교수는 “DNA를 금 나노막대와 같은 광학 소재 복합체를 만드는데 활용할 수 있다”며 “디스플레이 분야 신소재로 응용할 수 있을 것으로 기대하다”고 말했다.

대전=김영준기자 kyj85@etnews.com

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