UNIST(총장 정무영)는 이창영 교수팀이 '탄소나노튜브의 내부 채널을 이용한 나노포어(nanopore) 분석법'으로 이온 하나를 탐지했다고 10일 밝혔다. 

나노포어는 수 나노미터(㎚, 10억 분의 1m) 크기의 미세한 구멍이다. 이 구멍이 가득한 얇은 막에 분자를 통과시키면서 전기를 흘리면 분자의 크기와 종류를 알 수 있다. 분자가 통과하면서 구멍 크기가 줄어드는 '막힘 현상'이 전기 신호를 바꾸기 때문이다.

기존에도 나노포어 기반 탐지 기술이 있었지만, 널리 쓰이지 못했다. 나노포어로 이뤄진 박막을 만드는 시간이 오래 걸려 생산성이 낮았고, 각 박막에 똑같은 나노포어를 구현하는 재현성도 떨어졌기 때문이다.

이창영 교수팀은 탄소 원자가 원기둥으로 모인 '탄소나노튜브'를 이용해 생산성과 재현성이 높은 나노포어를 만들었다. 

연구팀은 원하는 크기의 구멍을 가진 수 센티미터(㎝) 탄소나노튜브 여러 개를 플라스틱 '에폭시'에 가로로 가지런히 올려 굳혔다. 이렇게 만들어진 에폭시 덩어리를 세로로 얇게 자르면 동일한 나노포어가 뚫린 탄소나노튜브 막이 수백 개 생긴다. 이 막을 유리관 끝에 부착해 분석할 용액에 담가 전압을 가하면 시료를 분석할 수 있다.

또한 연구팀은 이온의 종류에 따라 탄소나노튜브 막에 나타나는 막힘 현상이 달라지는 현상을 발견했다. 분자가 물에 녹으면서 생긴 이온을 감싸는 물 분자 껍질의 크기가 이온마다 다르기 때문이다. 연구팀은 이 원리를 응용하면 나노포어 기반 탐지 기술을 DNA 센서로 발전시킬 수 있다고 내다본다.

제1저자로 연구에 참여한 민혜기 석·박사통합과정 연구원은 "단순한 원리로 제작했지만 다양한 시료를 손쉽게 분석한다는 장점이 있다"며 "데이터를 수집하면 단분자 질량분석 기술과 같은 응용 연구가 가능할 것"이라고 기대했다.

이창영 교수는 "탄소나노튜브로 만든 나노포어 막을 이용해 시료를 분석해보니 물질에 따라 전기신호가 달라졌다"며 "이를 응용한 기술은 차세대 인간 유전체 해독기 개발에도 핵심 역할을 할 것"이라고 말했다.

연구 결과는 학술지 Advanced Functional Materials에 지난 4일 게재됐다. 논문명은 'High-Yield Fabrication, Activation, and Characterization of Carbon Nanotube Ion Channels by Repeated Voltage-Ramping of Membrane-Capillary Assembly'다.