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빛으로 조종하는 나노머신

전문가 제언: ○ 1980년대 후반 반도체 제조 프로세스를 응용하여 정전기력에 의해 회전되는 마이크로모터나 액추에이터가 개발되었으나 정전기력을 이용하는 마이크로머신은 도전성이 있는 액체 중에서는 사용이 곤란하였다.

– 그러므로 최근에는 빛을 사용하여 액체 중에서 미소물체를 자유롭게 조작할 수 있는 방법 즉, 빛 트래핑이 새롭게 개발되었는데 이 방법에서는 빛이 물체의 표면에서 반사 굴절할 때 생기는 방사압이라 부르는 힘을 이용하여 미소물체를 레이저광의 초점에 포촉한다.

– 이 기술을 이용하면 멀리서 비접촉으로 액 중의 미소물체를 포촉 이동할 수 있으며 피코 뉴턴 크기의 아주 적은 힘을 대상물에 부여할 수 있다. 이러한 특징을 살려 나노바이오 연구 분야애서 세포나 DNA 등의 생체시료를 직접 조작하거나 운동단백질의 운동기능 연구에 넓게 이용되고 있다.

○ 빛 트래핑 기술을 이용하면 미세 가공된 마이크로 구조체를 원격 조작할 수 있는데 형상 이방성이 있는 마이크로 깃털에 레이저광을 집광시키면 고속 회전하는 모터를 만들 수 있으며, 집광 위치를 바꾸면 모터의 회전방향이 반대가 된다. 또 레이저광을 고속으로 주사하여 복수의 미립자를 협조 구동시켜 유체를 제어하는 마이크로 펌프나 마이크로 밸브도 제작되었다.

○ 빛 제어 바이오칩은 빛 트래핑에 의해 마이크로유체 제어 소자군을 협조 제어함으로서 화학합성 분석의 적극적인 제어와 세포, 세균 등의 매니퓰레이터까지 행하는 범용성의 바이오칩이다.

○ 본고에서는 새로운 고기능성의 바이오칩으로서 빛 제어 바이오칩의 개념에 대해 설명하고 몇 가지 필자들의 연구를 중심으로 최신의 연구 성과를 소개하고 있는데, 앞으로 크게 발전이 기대되는 새로운 첨단 바이오산업의 연구 촉진에 귀중한 자료를 제공하고 있다.

저자: Shoji Maruo
자료유형: 학술정보