나노센서 탄생-수백가지 화학물질 한번에 감지

수백 가지 화학물질을 단 한 번에 감지할 수 있는 나노센서(nano sensor)가 개발됐다.감지 기술(sensor technology)의 혁명으로 불리는 이 나노센서는 물 한방울의 100분의 1에 불과한 적은 양으로 시간과 장소에 구애받지 않고 수백 가지의 화학물질을 감지할 수 있다.

이를 개발한 미국 뉴욕주립대의 프랭크 브라이트 교수팀은 반도체의 일종인 발광다이오드(light emitting diode)소자 끝 부분에 지름이 10억분의 1m밖에 안되는 제로겔 다공성 구조를 결합시켜 화학물질을 감지한다는 새로운 개념을 도입했다.

나노센서의 핵심기술은 바로 제로겔(xerogels)이란 물질이다. 다공성 유리물질인 제로겔은처음 개발될 당시 구멍이 너무 커서 한 번에 한 종류의 화학물질만 감지 할 수 있었다. 그러나 나노기술을 활용해 나노크기(10억분의 1m)수준의 구멍을 만드는 것이 가능해지면서 다양한 화학물질을 감지할 수 있게 됐다.

제로겔은 다공성 유리물질로 특정 용매 반응을 통해 다공성 중합체(porous polymer)를 형성시키는 방식으로 만들어진다. 완성된 제로겔은 작은 구멍이 숭숭 뚫린 스펀지 모양을 하고 있다. 따라서 스펀지처럼 용액 상태의 시료를 매우 안정된 상태로 머금을 수 있다.

이렇게 만들어진 제로겔에 핀 프린팅(pin-printing) 기술을 이용, 제로겔의 다공 부분에 충분한 양의 액체 시료를 채운다.핀 프린팅 기술은 모세관 현상을 이용해 극히 적은 양의 용액을 빨아 들여 이를 현미경 슬라이드에 적재하는 기술이다.이때 제로겔의 미세한 구멍에 채워지는 용액의 양은 1조분의 1 리터 정도에 불과하다.

프랭크 교수는 "화학분자의 무게와 성분을 정확히 측정할 수 있는 나노센서의 개발로 농업과 임상의학, 환경공학, 약학 등 여러 분야의 발전을 가져 올 것"이라며 " 특히 나노센서를 이용해 환경오염을 모니터링하면 환경문제도 해결할 수 있다"고 말했다.

최창희기자 cch@imaeil.com