UNIST, 철새처럼 떼지어 움직이는 인공 미세입자 개발

스티브 그래닉 교수팀, 미국과 공동연구  콜로이드 입자 자기조립 현상 규명…초소형 로봇 활용 기대

【울산=뉴시스】구미현 기자 = 한미 공동연구팀이 생명체처럼 조직적으로 움직이는 인공 미세 입자를 개발했다.

 이 미세입자들은 마치 벌과 철새처럼 무리지어 이동하는 생명체처럼 조직적으로 움직일 수 있다. 향후 이 입자들은 약물 전달용이나 초소형 로봇 등에 활용될 것으로 기대된다.

 울산과학기술원(UNIST)는 자연과학부 스티브 그래닉(Steve Grainick) 특훈 교수 연구팀이 미세한 콜로이드(colloid) 입자들이 스스로 조립되는 자기조립 현상을 규명했다고 12일 밝혔다.

 기초과학연구원(IBS) 첨단연성물질연구단장이기도 한 스티브 그래닉 교수는 미국 노스웨스턴 대학 에릭 루이첸 교수 연구팀과 함께 이번 연구를 진행했다.

 콜로이드는 일반적인 분자나 이온보다 크고 지름이 1㎚~1000㎚(나노미터) 정도로 작은 미립자가 기체나 액체 중에 분산된 상태를 말한다.

 특히 전위차라는 간단한 원리로 생명체 같은 '능동 입자'(active particles)를 구현해 주목받고 있다.

 연구팀은 양 쪽 면이 전기적으로 다른 성질을 지난 ㎛(마이크로미터·100만분의 1m) 크기의 '야누스 입자'를 개발했다.  

【울산=뉴시스】구미현 기자 =  UNIST 자연과학부 스티브 그래닉(Steve Grainick) 교수팀이 미세한 콜로이드(colloid) 입자들이 스스로 조립하는 현상을 규명했다고 12일 밝혔다. 스티브 그래닉 교수 모습. 2016.07.12. (사진=UNIST 제공)  [email protected]

 야누스 입자와 손쉬운 전기적 제어 방법을 고안함으로써, 자연계의 자기조립방식을 모사할 수 있는 획기적인 방법을 구현해 낸 것이다.

 연구팀은 유리구체의 한 쪽 면에만 금속박막을 입혀 양 쪽 면이 각각 다른 정전기력을 가지도록 했다.

 증류수 안에 교류 전압을 가하면 정전기력의 불균형으로 입자간 상호작용이 활발히 발생하는데 이 과정에서 규칙적이면서도 다양한 군집 형태를 나타냈다.

 연구진은 이 원리를 활용하면 약물 성분을 함유한 입자들이 표적 위치에서 군집을 형성하도록 조정해 부작용 없이 국소 부위에서만 약효가 발생하도록 유도할 수 있을 것으로 내다봤다.

 나아가 생명체처럼 스스로 움직이고 팀워크를 이룰 수 있는 마이크로 로봇을 개발하는 데 활용할 수 있을 것으로 기대하고 있다.  

 스티브 그래닉 교수는 "이번 연구를 통해 한 가지 성질을 지닌 동일한 물질의 상호작용으로 다양한 형태의 자기조립 구조체가 형성될 수 있다는 새로운 사실을 발견해냈다"며 "이를 통해 다양한 물성을 동시에 가지고 있으면서 외부 환경 변화에 따라 원하는 성질이 발현되는 스마트물질 연구가 활기를 띌 것"이라고 말했다.

 연구결과는 생명과학 및 화학분야 국제 저명 학술지인 '네이처 머티리얼즈(Nature Materials)' 온라인판  2016년 7월12일자에 실렸다.

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