실리콘 나노선-트랜지스터 결합 '고감도 바이오센서' 개발

국민대 최성진 교수 "잡음 속 높은 신호 전달력…미세한 생체분자 검출"

국내 연구진이 실리콘 나노선(nanowire)과 트랜지스터를 결합, 잡음 환경 속에서 기존 실리콘 나노선 기반 바이오센서보다 신호 변화량을 25만배 증폭시킬 수 있는 고감도 바이오센서 기술을 개발했다.

국민대 전자전기공학부 최성진 교수 연구팀은 6일 실리콘 나노선과 별도의 트랜지스터 전극을 결합시켜 나노선에 검출하고자 하는 물질이 흡착됐을 때 일어나는 미세한 전류 변호를 25만배 증폭시켜 잡음 대비 높은 신호전달력을 달성했다고 밝혔다.

한국연구재단 기초연구사업 지원으로 수행된 이 연구 결과는 '사이언티픽 리포트'(Scientific Reports, 7월 21일자) 온라인판에 게재됐다.

바이오센서로 바이러스나 항원·항체 등 미세한 양의 생체 분자를 검출하려면검출에 방해되는 잡음 신호가 있는 일반적인 환경 속에서도 작은 신호(전류) 변화를효과적으로 검출할 수 있어야 한다.

하지만 기존 반도체 소자로 이루어진 바이오센서들은 잡음 환경 속에서 고감도성능을 구현하는 데 한계가 있고, 이를 해결하려면 센서 신호 증폭을 위한 복잡한회로를 붙여야 하기 때문에 부피가 커지고 추가 비용이 발생하는 문제가 생긴다.

연구진은 이 연구에서 검출하고자 하는 생체 분자 등이 흡착되는 실리콘 나노선에 트랜지스터 전극(게이트)을 결합시켜 트랜지스터가 실리콘 나노선의 전류 변화를약 25만배 증폭시킴으로써 잡음 대비 높은 신호 전달력을 구현하는 데 성공했다.

전류 변화 증폭량이 그에 상응하는 민감도 향상으로 이어지지는 않지만 미세한생체분자를 검출하는 바이오센서를 만들려면 잡음 환경 속에서 작은 전류 변화를 효율적으로 증폭시키는 것이 꼭 필요하다.

최성진 교수는 "개발된 표준 반도체 설계 및 공정 기술을 바탕으로 한 실리콘나노선-트랜지스터 결합 바이오센서는 잡음 환경 속에서 높은 신호 전달력으로 미세량의 생체분자를 효율적으로 검출할 수 있다"며 "이 원리는 향후 가스 검출 등 다양한 반도체 센서에 적용할 수 있다는 데 큰 의미가 있다"고 말했다.

scitech@yna.co.kr(끝)<저 작 권 자(c)연 합 뉴 스. 무 단 전 재-재 배 포 금 지.>