오진우, 김종만 부산대 나노에너지공학과 교수와 김규정 광메카트로닉스공학과 교수 연구팀(이하 오 교수팀)이 칠면조 색상 발현 원리를 모방한 신개념 컬러 픽셀을 개발했다.
오 교수팀은 마이크로히터 기판 위에 바이오 물질 ‘M13 박테리오파지(Bacteriophage)’로 이뤄진 나노 광결정 구조체를 적용, 다양한 색상을 띠는 컬러 픽셀 기술을 구현했다.
칠면조의 화려한 색은 피부 조직에 있는 단백질 ‘콜라겐’이 특정 나노구조에서 상황에 따라 다르게 발현돼 나타난다. 콜라겐은 나노크기 섬유 구조가 무작위로 쌓인 형태로 가시광선 특정 파장 빛만 반사하고 나머지는 통과시켜 피부색을 다르게 보이도록 만든다.
오 교수팀은 이에 착안해 적절한 물리적·화학적 조건이 주어지면 자기조립(self-assembly)에 따라 콜라겐과 같은 주기적 구조를 형성하는 ‘M13 박테리오파지’를 컬러 픽셀 개발에 이용했다.
M13 박테리오파지 구조체는 습기나 기체상 유기 용매에 노출되면 나노구조를 팽창시켜 산란하면서 색 변화를 유도한다. 이 M13 박테리오파지 나노구조를 조절해 다양한 색을 표현할 수 있다는 것이 연구팀 설명이다.
M13 박테리오파지 구조체를 마이크로히터 기판 위에 놓고 열을 가하자 열 규모에 따라 바이러스 구조체 수분이 다르게 증발하고 색도 각각 다르게 나타났다.
오 교수는 “수백 단계 식각과 증착 공정을 거쳐야 완성되는 기존 컬러 픽셀과 달리 이 컬러 픽셀은 단일 공정으로 충분히 제조 가능해 비용 면에서 큰 장점이 있다”며 “무기물보다 생체친화적인 바이오물질로 이루어진 전자소자라는 점에서 향후 인체에 장착·삽입해 활용할 수 있을 것”이라고 말했다.
이 연구는 미래창조과학부가 지원하는 부산대 미래유망융합기술파이오니어사업단(단장 진성호 화학교육과 교수) 연구개발 과제로 수행됐다. 관련 성과는 지난 4일 사이언티픽 리포트에 실렸다.
부산=임동식기자 dslim@etnews.com
