무리 지어 이동하는 벌과 철새, 군집을 이루는 박테리아같이 서로 상호작용을 하면서 조직적으로 움직이는 미세입자가 개발됐다. 이 미세입자를 이용하면 약물 전달체와 마이크로로봇, 외부 환경변화에 따라 원하는 성질이 발현되는 스마트물질 등을 만들 수 있을 전망이다.
기초과학연구원(IBS)은 첨단연성물질연구단 스티브 그래닉 단장(사진)이 미국 노스웨스턴대 에릭 루이첸 교수팀과 함께 전위차를 이용해 미세 콜로이드 입자(지름 1∼100나노미터 미립자가 기체나 액체 중에 분산된 상태)의 자기조립 현상을 컴퓨터 시뮬레이션과 실험을 통해 구현하는 데 성공했다고 12일 밝혔다.
자기조립 현상은 물질이 자발적으로 조직적 구조나 형태를 형성하는 성질로, 자기조립으로 형성된 각각의 구조체는 개별적 성질이 발현된다. 무리 지어 이동하는 벌과 철새, 군집을 이루는 박테리아 등이 자연계에서 볼 수 있는 대표적인 자기조립 현상이다.
연구팀은 유리 구체의 한쪽 면에만 금속 박막을 입혀 양쪽 면의 정전기력이 서로 다른 마이크로미터 크기의 '야누스 입자'를 만들었다. 그 후 증류수 안에 교류 전압을 가하자 정전기력의 불균형으로 입자 간 상호작용이 활발해지면서 서로 밀어내고 당기거나 중립을 유지하는 것을 확인했다.
특히 전기장 안의 주파수 세기에 따라 어떤 입자들은 길게 꼬리를 만들거나, 방향성을 지닌 큰 무리를 이루는 한편 촘촘하게 모여 여러 개의 군락을 형성했다. 전위차만 조절해 원하는 형태의 입자 무리 형성을 재연하는 등 자연계의 자기조립 방식을 모방할 수 있게 한 것이다. 이 원리를 이용하면 약물 성분을 함유한 미세 입자들이 표적 위치에 군집을 형성하도록 해 부작용 없이 국소 부위만 치료할 수 있고, 생명체처럼 움직이는 마이크로로봇도 개발할 수 있을 것으로 연구팀은 기대했다.
이 연구결과는 생명과학과 화학분야 국제 학술지 '네이처머티리얼스(12일자)' 온라인판에 실렸다.
