고농도 DNA, 붓으로 발라 손쉽게 나노구조체 만든다

카이스트 연구팀, 관련 기법 내놓아

▲고농도 DNA를 붓으로 발라 나노구조체를 만드는 기법이 나왔다.[사진제공=카이스트]

[아시아경제 정종오 기자] 연어에서 추출된 DNA를 고농도로 만들어 붓으로 기판에 바르는 기법이 나왔다. 정밀하게 구조가 조절된 DNA 막 위에 다른 물질을 바르면 DNA 구조에 따라 정밀하게 그 물질이 정렬하기 때문에 다양한 분야에 이용 가능하다. 액정 디스플레이 제작에 사용 가능하다. 금속 입자, 반도체 물질 역시 정렬이 가능하다. 새로운 개념의 광전자 소자로의 응용도 기대된다.

카이스트(KAIST, 총장 강성모) 나노과학기술대학원 윤동기 교수 연구팀이 일상생활에서 흔히 쓰이는 화장용 붓을 이용해 일정한 지그재그 형태를 갖는 DNA 기반의 나노 구조체 제작 기술을 내놓았다. 그동안 DNA를 이용한 관련 기술에서는 아주 작은 양을 이용한 빌딩블록 구조체가 있었다. 가격이 비싸다.

윤 교수팀은 대신 DNA를 고농도로 만들었다. DNA를 고농도로 만들면 물감처럼 끈적끈적해진다. 이를 붓으로 기판에 발라 일정한 패턴을 만들어낸 것이다. 발상의 전환이다.

기존에도 DNA를 빌딩블록으로 사용해 다양한 나노 구조체를 만드는 기술은 많이 존재했다. 이 방식은 복잡한 설계과정이 필요하고 특히 염기서열이 조절된 값비싼 DNA를 이용해야 하는 단점이 있다. 반면 윤 교수 연구팀은 연어에서 추출한 DNA 물질을 이용해 기존보다 1000 배 이상 값싼 비용으로 잘 정렬된 지그재그 형태의 나노 구조체를 만들었다.

연구팀은 화장품 가게에서 구매한 화장용 붓으로 연어에서 추출한 DNA를 물감처럼 이용해 그림 그리듯 기판에 한 방향으로 문질렀다. 수 센티미터 크기의 붓을 이용해 지름이 약 2 나노미터인 DNA 분자들을 붓질 방향으로 나란히 정렬시켰다. 얇게 퍼진 진한 상태의 DNA 필름이 공기 중에 노출돼 건조되며 이 때 기판의 바닥에서 잡아주는 힘 때문에 팽창력이 작용한다. 이 팽창력은 DNA의 탄성력과 상호작용해 일렬로 향하던 DNA의 분자에 파도모양의 기복이 생기면서 일정한 지그재그 패턴이 형성된다.

윤 교수는 "이번 연구는 DNA뿐 아니라 자연계에 존재하는 단백질, 근육 세포, 뼈의 구성 물질 등 다양한 생체 물질을 광전자 분야에 사용할 수 있다는 점에서 큰 의의를 갖는다"고 설명했다. 차윤정 박사과정 학생이 1저자로 참여한 이번 연구 성과는 재료분야 저명 학술지 '어드밴스드 머티리얼즈(Advanced materials)' 11월15일자 온라인 판에 실렸다.

정종오 기자 ikokid@asiae.co.kr