국내연구진 "중공 튜브 형태 레조네이터 질량센서 개발"

[이데일리 오희나 기자] 서강대학교는 기계공학과 이정철·김동철 교수 공동연구팀이 섭씨 1,150도 고온에서 어닐링 시 발생하는 실리콘 표면 원자의 이동 현상을 이용해 실리콘 자가 조립 기반 중공(中空)의 마이크로튜브 형태 레조네이터 (Hollow microtube resonator) 질량센서를 개발했다고 13일 밝혔다.

이 성과는 지난 1월 27일 나노분야 최상위 학술지인 ‘나노 레터(Nano Letters)’ 지에 발표됐다.

이정철·김동철 교수 공동연구팀은 실리콘 표면 원자 이동 현상을 실험 및 수치계산과 병행해 실리콘 웨이퍼 내부에 공동(cavity) 을 구현할 수 있는 원리를 규명했다.

이를 이용해 공동을 제작하고 내부 표면 산화를 통해 수십에서 수백 나노미터 범위에서 원하는 두께로 얇은 산화막 껍질을 구현한 다음, 주변부의 실리콘을 제거하는 방법으로 중공(中空)의 튜브 형태 레조네이터 질량센서를 개발했다.

개발된 중공(中空) 마이크로 튜브 레조네이터 질량 센서는 액상에 존재하는 각종 나노입자 및 바이러스/엑소좀과 같은 나노스케일의 생체 구조를 단일 개체 레벨에서 고속으로 측정할 수 있게 한다.

이정철 교수는 “이번 연구의 결과를 통해 특정 질병을 가진 환자의 혈액에 떠도는 미세입자를 무표지(label-free) 방법으로 측정해 다양한 중요 질병의 조기진단에 획기적으로 큰 기여를 할 것으로 기대한다”면서, “제안된 방법은 초정밀 물리 기반 센서 분야를 넘어서 에너지, 환경, 광학 분야에도 활용 가능성은 무궁무진하다”고 밝혔다.

한편, 이 연구는 한국연구재단의 중견연구자지원사업을 지원받아 수행됐다.

중공(中空) 마이크로 레조네이터 질량센서의 제작 및 구동 모식도. 수백 젭토그램의 정밀도로 천연 및 합성 나노입자의 개별 질량을 측정할 수 있도록 개발된 중공(中空) 마이크로채널 레조네이터 질량 센서의 제작 및 구동 모식도.