KAIST 연구팀, DNA 2차원 마이크로패치 구조체 개발
"DNA와 광학 소재 복합···디스플레이 소재로 활용 기대"

유전물질 DNA가 금속 입자를 배열하는 고분자 '틀'로 활용될 수 있다는 연구 결과가 나왔다. 

KAIST(총장 신성철)는 윤동기·김형수 교수 연구팀이 기존보다 천 배 저렴한 비용으로 'DNA 2차원 마이크로패치 구조체'를 만들었다고 18일 밝혔다. 
연구팀은 DNA가 물에 녹으면 물풀처럼 끈적해지면서 일정한 방향으로 정렬하는 액정상(liquid crystal phase)을 보인다는 점에 주목했다. 액정상은 고체와 액체의 중간 상태를 말한다.

연구팀은 DNA를 평면이 아닌 마이크로 크기의 요철이 있는 기판에 도포했다. 그 결과, DNA 분자가 뜨개질 또는 아이스크림콘 모양 등 이전과 다른 2차원 틀을 형성했다. 이어 연구팀은 증발하는 용액의 계면 이동 방향과 기판 간격을 조절해 DNA 2차원 구조체를 제어하는 데 성공했다.

DNA를 금 나노막대와 같은 플라즈몬 공명(plasmon resonance)을 나타내는 소재와 결합하는 실험도 진행됐다. 

플라스몬 공명은 빛을 받은 금속 기판의 표면에서 전자가 진동하면서 자신의 에너지와 일치하는 빛에만 반응하는 현상이다. 플라즈몬 공명은 특정한 색만 반사해 선명도와 표현력을 높이는 기술에 사용된다.

금 나노막대는 한 방향으로 나란히 정렬될 때 광학·전기적 특성이 극대화된다. 이에 따라 연구팀은 DNA 마이크로패치를 일종의 틀로 삼아 금 나노막대들을 독특한 형태로 배향하고 플라즈몬 컬러 기판을 만들었다.

윤 교수는 "DNA를 구조 재료와 전자 소재로 활용할 수 있다는 가능성을 제시했다"며 "금 나노막대와 같은 광학 소재와 DNA의 복합체를 쉽게 만들 수 있어 자연계에 무한히 존재하는 DNA가 디스플레이 관련 분야의 신소재로서 응용될 것으로 기대된다"고 말했다.

연구 결과는 네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications) 6월 7일 자 온라인판에 게재됐다. 논문명은 'Microstructure arrays of DNA using topographic control'이다.

평판 (a) 과 마이크로미터 크기의 요철이 존재하는 기판(c) 위 DNA 용액을 증발시켰을 때, 거시적으로는 유사하나 (b,d) 미시적으로는 전혀 다른 DNA 배향 양상(c-e, h-j). <그림=KAIST 제공>
평판 (a) 과 마이크로미터 크기의 요철이 존재하는 기판(c) 위 DNA 용액을 증발시켰을 때, 거시적으로는 유사하나 (b,d) 미시적으로는 전혀 다른 DNA 배향 양상(c-e, h-j). <그림=KAIST 제공>

DNA 분자 배향 모식도. <그림=KAIST 제공>
DNA 분자 배향 모식도. <그림=KAIST 제공>
저작권자 © 헬로디디 무단전재 및 재배포 금지