자기 집게를 위한 힘 교정 표준

전문가 제언

○ 물리학과 생물학을 포함한 많은 과학기술 분야에서 pN 수준의 힘이 작용하는 현상을 볼 수 있다. 특히 생물물리학 분야에서는 DNA 같은 세포내 거대 분자의 특성과 작용을 규명하는데 세계적으로 많은 노력이 이어지고 있다. 분자 수준에서의 현상을 관찰하기 위하여 수 μm 크기의 초상자성 bead에 힘을 가하여 생체분자의 반응을 규명한다.

 

○ 자성 bead는 정교하게 조절된 방법으로 외부 힘을 전달하면서, 또한 생체분자에서 발생하는 힘을 측정한다. pN 수준의 힘 발생 장치들은 다양한 원리를 바탕으로 하고 있는데, 각각에 장단점이 있다. 대표적인 것이 광 집게와 본 논문의 주제인 자기 집게이고, microneedle 이나 bead에 작용하는 Stokes drag의 원리를 이용하는 장치도 있다.

 

○ 또한 반도체 기술의 발달과 함께 지속적으로 향상되고 있는 MEMS 기술을 활용한 실리콘 기판의 전자기식 힘 측정 장치 개발이 활발하게 이루어지고 있다. 이들 모든 방법에서 초상자성 bead는 공통적으로 활용되어 현재 거의 표준화된 상태로 거래되고 있다.

 

○ 현재 자기 집게 기술의 국내 활용 역시 주로 생물물리학 분야에서 볼 수 있다. 구조가 비교적 단순하여 자가 제작도 가능하지만, 장치의 핵심 부품인 자성 bead와 DNA 샘플을 수용하는 플로우 셀(flow cell)은 실험 용도에 따라서 다양한 구조로 상품화 되어 있으니 직접 구매하는 것이 유리할 수도 있다. 최근 KAIST 물리학과의 윤태영 교수 팀이 자기 집게 기술을 이용하여 새로운 DNA 나노구조 형성 방법을 개발했다. 포항공대도 좋은 연구 결과를 내는 것으로 알려져 있다.

 

○ 모든 측정에서는 측정값의 원점을 정하는 교정이 필수적으로 따라야 한다. 이 논문도 일차적으로 자기 집게 장치를 사용하는 사람이 교정을 쉽게 하도록 하자는 것이다. 국내에서는 한국표준과학연구원이 이 기능을 담당하고 있으며, 힘 표준 연구실은 100 톤 급 초대용량 힘 발생장치와 함께 pN 급 힘 발생장치 개발을 추진하고 있다. 장치의 원리는 아직 확정되지 않았으나 극저온 현상을 이용할 것으로 보인다.

 

저자

Zhongbo Yu, et al.

자료유형

니즈학술정보

원문언어

영어

기업산업분류

전기·전자

연도

2014

권(호)

85()

잡지명

Review of Scientific Instruments

과학기술
표준분류

전기·전자

페이지

12311401~12311409

분석자

은*준

분석물

• 자기 집게를 위한 힘 교정 표준.pdf [563,869 byte]

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