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광학적 생체감지 플랫폼으로서 그래핀 산화물

전문가 제언: ○ 그래핀은 탄소원자가 2차원의 육각형 벌집 형태로 정렬된 것으로 두께가 탄소 원자 하나에 불과하지만 강도가 강철의 200배, 전자 이동도가 실리콘의 140배, 허용 전류 밀도가 구리의 1,000배, 빛 투과율이 97.7%에 달하는 등 획기적인 전기적·물리적·화학적·광학적 특성을 갖는다. 따라서 향후 전기전자, 반도체, 에너지, 바이오 등 다양한 분야에서 고성능 소자에 활용할 수 있는 꿈의 신소재로 불린다.

○ 그래핀 산화물은 그래핀의 일부 탄소원자에 카르복시기(-COOH), 히드록시기(-OH), 에폭시기 등의 산소함유 작용기가 결합된 구조이다. 이러한 이종 구조에 의해 넓은 범위의 파장에 걸쳐 형광을 발한다. 그래핀 산화물은 수용성과 안정성이 우수하며 생체분자와의 비공유 상호작용을 통해 높은 특이성으로 생체분자를 인식할 수 있도록 한다.

○ 그래핀 산화물에 기반을 둔 생체감지 관련 국내 연구개발의 사례는 KAIST에서 찾을 수 있으며 병원균 검출을 위한 그래핀 산화물 기반 면역-생체센서, 형광공명에너지전달에 의한 특이적 DNA 혼성화 검출을 위한 그래핀 산화물 어레이, Cy3.5?그래핀 산화물 형광공명에너지전달에서 억셉터로서의 광발광 그래핀 산화물, 동종 면역분석을 위한 그래핀 기반 화학발광 공명에너지 전달에 대한 연구 등이 있다.

○ 우리나라는 정부에서 '그래핀 소재·부품 상용화 기술개발사업'을 통해 그래핀 상용화를 추진하고 있으며 한국전기연구원, 한국기계연구원, 한국전자통신연구원, 한국화학연구원, 한국과학기술원, 성균관대, 울산과학기술대 등 정부출연 연구기관과 대학 및 산업체들이 연구에 참여하고 있다. 그래핀의 상용화를 위해서는 대량 생산을 위한 기술적 과제들이 많지만 우리나라가 그래핀의 응용 기술 연구에서 가장 활발한 성과를 내고 있어 향후 관련시장을 선도할 수 있을 것으로 기대한다.

저자: Eden Morales-Narvaez, Arben Merkoci
자료유형: 학술정보