최성진·김동명·김대환 국민대 교수 연구팀과 최양규 KAIST 교수, 이지은 미국 예일대 박사후연구원 등은 잡음 환경에서 효율적으로 작동할 수 있는 실리콘 나노선과 트랜지스터를 결합한 '고감도 반도체 바이오 센서'를 개발하는 데 성공했다고 6일 밝혔다.
반도체 소자 기반의 바이오 센서가 미세한 양의 생체 분자를 검출하기 위해서는 잡음이 있는 일반적인 환경에서 작은 신호(전류)의 변화량을 측정해야 한다. 기존 바이오 센서는 잡음 환경에서 고감도 성능을 구현하기 위해 소자 주변에 신호 증폭을 위한 별도의 복잡한 회로를 집적시켜 작은 전류의 변화량을 측정해 이를 증폭시켜 높은 신호를 갖도록 설계됐다. 이런 경우 센서의 부피가 커지고 추가적인 비용이 들어갔다.
연구팀은 바이오 센서에 널리 활용되는 실리콘 나노선과 트랜지스터(MOSFET)를 기존 반도체 금속 배선 공정기술을 통해 접합시켜 미세량의 생체분자 검출 시 전류 변화량을 20만배 증가시킨 바이오 센서를 만들었다. 미세한 전하의 변화를 트랜지스터를 통해 크게 변환시켜 25만배 증폭시켜 높은 신호 전달력을 보여 미세량의 생체분자를 검출할 수 있도록 했다.
연구팀은 전하가 축적된 분자에 실험한 결과, 기존 실리콘 나노선 기반의 바이오 센서에 비해 45만배의 전류 변화량을 갖는 것을 확인했다.
이 연구는 미래부와 연구재단의 신진연구자지원사업을 통해 진행됐으며, 연구결과는 세계적 학술지 '사이언티픽 리포트(7월21일자)' 온라인판에 실렸다.
최성진 교수는 "잡음 환경 속에서도 높은 신호 전달력을 보여 미세량의 생체 분자를 효율적으로 검출할 수 있게 돼 향후 다양한 반도체 센서에 적용할 수 있을 것으로 기대한다"고 말했다.대전=이준기기자 bongchu@dt.co.kr
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