2021년 WISET-KAPS 여성과학기술인력 통계 활용 논문 경진대회

[논문 경진대회 안내] * 행사명: 2021년 WISET-KAPS 여성과학기술인력 통계 활용 논문 경진대회 * 주관: 한국여성과학기술인육성재단, 한국정책학회 * 접수기간: 2021.06.07(월) ~ 07.26(월) * 응모작 제출: 2021.07.13(화) ~ 08.10(화) * 접수문의: 한국정책학회(☎ 02-553-5435 / E-mail: admin@kaps.or.kr) 한국정책학회 홈페이지(http://www.kaps.or.kr/src/board/view.php?code=NEWSno=7446) * 데이터 문의: 케이스텟리서치 김성현 연구원(☎ 02-6788-6048 / E-mail: shkim@kstat.co.kr) * 기타문의: 한국여성과학기술인육성재단 이채현 담당(☎ 02-6411-1068 / E-mail: savech@wiset.or.kr) * 시상: 최우수상 1편 상장+부상(2,000,000원), 우수상 2편 상장+부상(각 1,000,000원)

2021.07.20 23
2021학년도 후기 KU-KIST융합대학원 신입생 등록안내

※고지서출력은 2021.06.30. 09:00시부터 가능하며, 등록 확인 조회 바로가기는 대학원 신입생 등록기간(2021.06.30~)에 오픈 됩니다 ▶▷고지서출력 조회 바로가기◁◀▶▷등록확인(영수증)조회 바로가기◁◀ ※ 고려대학교 홈페이지(www.korea.ac.kr) 고대소식 공지사항 학사공지에서 출력하시기 바랍니다.

2021.06.17 313
KU-KIST융합대학원 UROP 학생 모집 안내

KU-KIST융합대학원에서는 학부생들을 대상으로 본 대학원에서 융복합 연구를 체험할 수 있는 기회를 제공하고 있습니다. 관심있는 학부생들은 많은 지원 바랍니다.

2021.05.13 320
2021학년도 학생 건강검진 안내

본교 학생지원부에서는 2021학년도 학생들의 건강관리와 질병의 조기 발견을 목적으로 하나로 의료재단과 연계하여 건강검진을 실시합니다. KU-KIST융합대학원 재학생, 수료연구생도 대상자에 포함되오니 해당기간 안에(2021.05.17~2021.10.29)아래 안내사항 및 제안서를 참고하시어 참여 의사가 있는 학생분들은 문의사항을 자연계 캠퍼스 건강센터(02-3290-1572)로 주시면 되겠습니다.

2021.05.07 75
★ 학위청구논문 제출자격 추가요건 개정 및 주요사항 안내

학위청구논문 제출자격 추가요건에 대한 개정사항 및 주요사항에 대해 안내드리오니 참고하시기 바랍니다. (첨부파일 참조) ★ 추가요건시험 목록 1) 영어시험 2) 종합시험(박사학위는 구술시험 포함) 3) 박사진입시험(석박사통합과정 3학기 재학생) 4)학술지 SCI급 게재 * 졸업요건 Impact Fator는 매년 업데이트 공시 됨.

2021.03.10 317
2021.3.1일자 시행세칙 및 학사내규 일부 개정 안내

2021.3.1일자로 학사내규 및 시행세칙이붙임과 같이개정되었으니 참고하시기 바랍니다. 붙임: 1. 학사내규 개정 전문 및 신구대비표 2. 시행세칙 개정 전문 및 신구대비표

2021.03.02 129
Deterministic creation an

Deterministic creation and deletion of a single magnetic skyrmion observed by direct time-resolved X-ray microscopy Spintronic devices based on magnetic skyrmions are a promising candidate for next-generation memory applications due to their nanometre size, topologically protected stability and efficient current-driven dynamics. Since the recent discovery of room-temperature magnetic skyrmions, there have been reports of current-driven skyrmion displacement on magnetic tracks and demonstrations of current pulse-driven skyrmion generation. However, the controlled annihilation of a single skyrmion at room temperature has remained elusive. Here we demonstrate the deterministic writing and deleting of single isolated skyrmions at room temperature in ferrimagnetic GdFeCo films with a device-compatible stripline geometry. The process is driven by the application of current pulses, which induce spinorbit torques, and is directly observed using a time-resolved nanoscale X-ray imaging technique. We provide a current pulse profile for the efficient and deterministic writing and deleting process. Using micromagnetic simulations, we also reveal the microscopic mechanism of the topological fluctuations that occur during this process.

국제저널
Monitoring Based on Narro

Monitoring Based on Narrow-Band Resonance Raman for Phase-Shifting -Conjugated Polydiacetylene Vesicles upon HostGuest Interaction and Thermal Stimuli The present study reports a quantified monitoring by means of in situ resonance Raman scattering that analyzes phase-shifting characteristics of -systems upon interacting with target analytes. A chemo- andthermochromic polydiacetylene vesicular probe is evaluated with multiplewavelength Raman scattering modes in resonance with its phases, respectively, and thus can trace the phase-shifts. This Raman scatteringbasedanalytical quantification is also successful in monitoring hostguest recognition events by utilizing much narrower bands, compared to those in conventional absorption or photoluminescence (PL) methods. As one of the outcomes, the monitoring analysis overcomes the limitations based on widely used colorimetric response (%CR) or PL that failed in the case of interaction with a surfactant, CTAB.

국제저널
Comparison of exosomes an

Comparison of exosomes and ferritin protein nanocages for the delivery of membrane protein therapeutics Exosomes are small membrane vesicles secreted by most cell types that play an important role in intercellularcommunication. Due to the characteristic of transferring their biomacromolecules, exosomes have potential as a new alternative for delivering protein therapeutics. Here, we investigate whether exosomes provide crucialadvantages over other nanoparticles, in particular protein nanocage formulations, as a delivery system formembrane protein therapeutics. We characterized membrane-scaffoldbased exosomes and protein-scaffold-based ferritin nanocages, both harboring SIRP (signal regulatory protein ), an antagonist of CD47 on tumorcells. The efficacy of these two systems in delivering protein therapeutics was compared by testing their ability to enhance phagocytosis of tumor cells by bone-marrowderived macrophages and subsequent inhibition of in vivo tumor growth. These analyses allowed us to comprehensively conclude that the therapeutic index of exosomemediated CD47 blockade against tumor growth inhibition was higher than that of the same dose of ferritin-SIRP. The results of this analysis reveal the importance of the unique characteristics of exosomes, in particular their membrane scaffold, in improving therapeutic protein delivery compared with protein-scaffoldbased nanocages.

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Enhanced oxygen permeabil

Enhanced oxygen permeability in membrane-bottomed concave microwells for the formation of pancreatic islet spheroids Oxygen availability is a critical factor in regulating cell viability that ultimately contributes to the normal morphogenesis and functionality of human tissues. Among various cell culture platforms, construction of 3D multicellular spheroids based on microwell arrays has been extensively applied to reconstitute in vitro human tissue models due to its precise control of tissue culture conditions as well as simple fabrication processes. However, an adequate supply of oxygen into the spheroidal cellular aggregation still remains one of the main challenges to producing healthy in vitro spheroidal tissue models. Here, we present a novel design for controlling the oxygen distribution in concave microwell arrays. We show that oxygen permeability into the microwell is tightly regulated by varying the poly-dimethylsiloxane (PDMS) bottom thickness of the concave microwells. Moreover, we validate the enhanced performance of the engineered microwell arrays by culturing non-proliferated primary rat pancreatic islet spheroids on varying bottom thickness from 10 lm to 1050 lm. Morphological and functional analyses performed on the pancreatic islet spheroids grown for 14 days prove the long-term stability, enhanced viability, and increased hormone secretion under the sufficient oxygen delivery conditions. We expect our results could provide knowledge on oxygen distribution in 3-dimensional spheroidal cell structures and critical design concept for tissue engineering applications.

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Exosome as a Vehicle for

Exosome as a Vehicle for Delivery of Membrane Protein Therapeutics, PH20, for Enhanced Tumor Penetration and Antitumor Efficacy As biochemical and functional studies of membrane protein remain a challenge, there is growing interest in the application of nanotechnology to solve the difficulties of developing membrane protein therapeutics. Exosome, composed of lipid bilayer enclosed nanosized extracellular vesicles, is a successful platform for providing a native membrane composition. This study reports an enzymatic exosome, which harbors native PH20 hyaluronidase (Exo-PH20), which is able to penetrate deeply into tumor foci via hyaluronan degradation,allowing tumor growth inhibition and increased T cell infiltration into the tumor. This exosome-based strategy is developed to overcome the immunosuppressive and anticancer therapy-resistant tumor microenvironment, which is characterized by an overly accumulated extracellular matrix. Notably, this engineered exosome with the native glycosylphosphatidylinositol-anchored form of hyaluronidase has a higher enzymatic activity than a truncated form of the recombinant protein. In addition, the exosome-mediated codelivery of PH20 hyaluronidase and a chemotherapeutic (doxorubicin) efficiently inhibits tumor growth. This exosome is designed to degrade hyaluronan, thereby augmenting nanoparticle penetration and drug diffusion. The results thus show that this is a promising exosome-based platform that harbors not only a membrane-associated enzyme with high activity but also therapeutic payloads.

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Networked concave microwe

Networked concave microwell arrays for constructing 3D cell spheroids The engineered three-dimensional (3D) cell cultivation system for the production ofmulticellular spheroids has attracted considerable attention due to its improved in vivo relevance to cellular communications compared with the traditional two-dimensional (2D) cell culture platform. The formation and maintenance of cell spheroids in a healthy condition is the critical factor for tissue engineering applications such as the repair of damaged tissues, the development of organ replacement parts and preclinical drug tests. However, culturing spheroids in conventional isolated single wells shows limited yield and reduced maintenance periods due to the lack of proper supplies of nutrition aswell as intercellular chemical signaling.Here, we develop novel networked concave microwell arrays for the effective construction of 3Dmulti-cellular spheroids. The proposed method provides a suitable structure for the diffusion of oxygen, water-soluble nutrients and cytokines for cellcell interactions between the spheroids in neighboringmicrowells. Wehave further demonstrated that hepatocyte spheroid culturednetworkedconcavemicrowells show enhanced cell viability and albumin secretion compared to the un-networked control group over twoweeks.Our results reveal thatmulti-cellular functionality can be tuned up by networking individual 3D spheroidswithout supplying additional chemicals or biological supplements.We anticipate our result to be useful in high-throughput cellular screening platforms to study cellcell interactions, in response to diverse chemical stimuli as well as the development of the in vivo mimicking of the customized 3D tissue culture system.

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Combined Rho-kinase inhib

Combined Rho-kinase inhibition and immunogenic cell death triggers and propagates immunity against cancer Activation of T-cell immune response is critical for the therapeutic efficacy of cancer immunotherapy. Current immunotherapies have shown remarkable clinical success against several cancers; however, significant responses remain restricted to a minority of patients. Here, we show a therapeutic strategy that combines enhancing the phagocytic activity of antigen-presenting cells with immunogenic cell death to trigger efficient antitumour immunity. Rho-kinase (ROCK) blockade increases cancer cell phagocytosis and induces antitumour immunity through enhancement of T-cell priming by dendritic cells (DCs), leading to suppression of tumour growth in syngeneic tumour models. Combining ROCK blockade with immunogenic chemotherapy leads to increased DC maturation and synergistic CD8+ cytotoxic T-cell priming and infiltration into tumours. This therapeutic strategy effectively suppresses tumour growth and improves overall survival in a genetic MMTV/Neu tumour model. Collectively, these results suggest that boosting intrinsic cancer immunity using immunogenic killing and enhanced phagocytosis is a promising therapeutic strategy for cancer immunotherapy.

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Nanocage-Therapeutics Pre

Nanocage-Therapeutics Prevailing Phagocytosis and Immunogenic Cell Death Awakens Immunity against Cancer A growing appreciation of the relationship between the immune system and the tumorigenesis has led to the development of strategies aimed at "re-editing" the immune system to kill tumors. Here, a novel tactic is reported for overcoming the activation-energy threshold of the immunosuppressive tumor microenvironment and mediating the delivery and presentation of tumor neoantigens to the host's immune system. This nature-derived nanocage not only efficiently presents ligands that enhance cancer cell phagocytosis, but also delivers drugs that induce immunogenic cancer cell death. The designed nanocage-therapeutics induce the release of neoantigens and danger signals in dying tumor cells, and leads to enhancement of tumor cell phagocytosis and cross-priming of tumor specific T cells by neoantigen peptide-loaded antigen-presenting cells. Potent inhibition of tumor growth and complete eradication of tumors is observed through systemic tumor-specific T cell responses in tumor draining lymph nodes and the spleen and further, infiltration of CD8+ T cells into the tumor site. Remarkably, after removal of the primary tumor, all mice treated with this nanocage-therapeutics are protected against subsequent challenge with the same tumor cells, suggesting development of lasting, tumor-specific responses. This designed nanocage-therapeutics "awakens" the host's immune system and provokes a durable systemic immune response against cancer.

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Current-driven dynamics a

Current-driven dynamics and inhibition of the skyrmion Hall effect of ferrimagnetic skyrmions in GdFeCo films (Nature Communications) Magnetic skyrmions are swirling magnetic textures with novel characteristics suitable for future spintronic and topological applications. Recent studies confirmed the room temperature stabilization of skyrmions in ultrathin ferromagnets. However, such ferromagnetic skyrmions show undesirable topological effect, the skyrmion Hall effect, which leads to their current-driven motion towards device edges, where skyrmions could easily be annihilated by topographic defects. Recent theoretical studies have predicted enhanced current driven behavior for antiferromagnetically exchange-coupled skyrmions. Here we present the stabilization of these skyrmions and their current-driven dynamics in ferrimagnetic GdFeCo films. By utilizing element-specific X-ray imaging, we find that the skyrmions in the Gd and FeCo sublayers are antiferromagnetically exchange-coupled. We further confirm that ferromagnetic skyrmions can move at a velocity of ~50ms1 with reduced skyrmion Hall angle, SkHE ~ 20. Our findings open the door to ferrimagnetic and antiferromagnetic skyrmionics while providing key experimental evidences of recent theoretical studies.

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유용상 교수, 사이언스21 7월호 인터뷰

[교수님 인터뷰] 한국과학기술연구원(KIST) 및 고려대학교 KU-KIST 융합대학원 학연교수 유용상 박사님 파장이 매우 긴 원적외선 대역에 해당하는 빛인 테라헤르츠파는 생체분자의 고유 진동에 민감해 비표지식으로 바이오 센싱 분야 등에서 활용 가능성이 크다. 그러나 지금까지는 비표지식이며, 광-에너지가 낮아 인체에 해가 없다는 테라헤르츠파의 큰 장점에도 불구하고 물에서 대부분 흡수되어 물속 환경에서 미량의 입자를 관찰하는 센서로 활용되기에는 큰 어려움이 있었다. 이러한 기술적 한계를 새로운 아이디어를 통해 차세대 원천기술로 개발한 연구자가 있다. 바로 한국과학기술연구원 및 고려대 KU-KIST 융합대학원 학연교수인 유용상 박사다. 유 박사는 지금까지의 연구 한계에 도전해 이중 전극 기반 메타물질 기반 나노칩을 개발함으로써 물에 의한 광학신호 흡수로 인한 분자 검지기술의 한계를 극복했다.이를 통해 물속에 미량 존재하는 초미세플라스틱을 검출하는 데 성공했으며, 특히나 유 박사는 100나노 이하의 스케일에서 작동하는 전기 집게 기술을 통해 물속에서 부유하는 여러 가지 입자 중에 선택적으로 특정 입자만을 원하는 위치에 포집하는 원천 기술 개발에 성공했다. 해당 연구 성과는 물과 공기 중에 동작하는 특성으로 인해 향후 미세먼지나 미세플라스틱과 같은 환경 위해 물질 뿐만 아니라, 공기 중에 부유하는 바이러스 연구 등에 적극 활용될 것으로 보인다. 또한, 환경/안전관련 원천 기술과 혈액 중 수백나노 크기의 바이오마커 등을 검출하는 분야에서 새로운 활로를 열 것으로 기대된다. 테라헤르츠파에서 작동하는 메타물질 개발최근 한국과학기술연구원 및 고려대 KU-KIST 융합대학원 학연교수인 유용상, 서민아 박사 연구팀은 수중 내 미세물질을 포착할 수 있는 나노-광 핀셋 기술을 활용하여 수중 미세 물질이나 더 나아가 혈액, 체액에 존재하는 액체시료 속 바이오마커 등을 실시간으로 검출할 수 있을 것으로 기대되는 원천 기술 확보에 성공했다.유 박사는 테라헤르츠파*의 신호 증폭을 위해 고안된 나노슬릿 구조체의 구조에 적층형 전극을 쌓음으로써, 효율적인 입자 포집을 위한 전기 집게기술과 융합할 수 있는 가능성을 발견하여 광신호 증폭과 입자 포집 기능을 동시에 구현할 수 있는 광-전기 융합 집게라는 아이디어를 통해 이번 기술을 개발했다. *테라헤르츠파: 1초에 1조 번 진동하는 전자기파이다. 본 연구결과 발표 이전에도 물속 환경에서의 장파장 영역대에서 광영역대 파장을 이용한 입자 검출기술에 대한 필요성은 지속적으로 제기되어왔는데, 이는 장파장의 영역으로 접근함에 따라 전자파가 가지는 에너지가 적고, 인체에 무해하기 때문이다.하지만 광학적 장점에도 불구하고 물분자에 의한 광신호의 강력한 흡수는 장파장 영역의 광신호를 이용한 분자 검출기술의 발목을 잡아 왔다. 특히 테라헤르츠파의 경우, 현재 센서로 활용되는 파장들 중에서도 인체에 가장 안전하며, 생체분자의 고유 진동에 민감하므로 비표지식(Label-free)으로 바이오 센싱 등에서 활용 가능성이 크지만, 물과 뗄 수 없는 인체 내 물분자 흡수도로 분자검출의 어려움에 노출되어있었다. 유 박사는 물속에서 흡수되어 신호가 약해지는 기술적 어려움을 극복하기 위해 약한 신호를 극대화하는 전략을 세웠다. 이를 위해 서 박사의 나노슬릿기반 테라헤르츠파의 메타물질 칩을 이용했다.유 박사는 기존 테라헤르츠파 기반 입자 검출 기술의 장점은 살리면서 물에 의한 신호 손실을 최소화하는 전략을 취함으로써, 물분자를 고농축시킨 물질로 치환하는 전략을 사용했다. 이를 위해 국소적인 신호 증폭 및 고유한 영역의 신호 감도를 가지는 테라헤르츠파에서 작동하는 메타물질 기반의 나노입자 농축칩을 개발했다. 구체적으로 설명하면 두 기술의 융합인 나노-광 핀셋 기술은 테라헤르츠파에 민감한 전극칩이 수평 방향의 평면에 잘 정의되어 있고, 위층에 전극을 한층 더 적층한 전극 샌드위치를 만드는 기술이다.전극 샌드위치를 위해 수백 나노의 절연물질로 분리되어 있는 두 전극을 전압차에 의한 입자가 농축되는 유전영동(Dielectrophoresis) 방식을 이용하여 나노입자가 나노슬릿 구조 내부로 집적/농축될 수 있도록 구성했다. 특히 나노절연층을 이용한 전극 샌드위치 기술의 경우, 단 5V도 안되는 저전압구동이 가능하게 고안되어, 나노 미립자를 농축하는 과정에서 발생할 수 있는 물질의 물성 변화나 열 발생/공기 방울 발생과 같은 저해 효과를 차단할 수 있다. 이렇게 제작된 나노-광 핀셋 메타칩은 증폭된 테라헤르츠 신호 변화와 더불어 고농축 된 입자들로 인해, 미세플라스틱이나 생체고분자 등 수십-수백 나노미터 크기의 미세물질을 포착할 수 있는 성능 검증을 이뤘다. 이로써 이제 기존까지 장파장 기반, 수용액 기반의 저농도 나노입자 검출기술 한계의 다양한 장벽 하나가 무너지게 되는 것이다.유 박사는 나노입자 선별적 농축과 제거에 대한 연구를 시작한 후, 대부분의 나노입자 포집 기술은 단 1 x 1mm의 칩에서만이라도 현실적으로 구현되는 것을 밝히면 새로운 현상을 검증하는 것으로 평가받는 과학계의 기존 개념을 탈출해보고 싶었다. 이에 대학원 수련생 기간에 나노 입자 검출 기술 과제를 진행했고, 그 경험이 결국은 이번 연구 성과의 기본 개념인 나노갭 전극도 대면적이 가능한 형태로 변형이 가능하다는 생각을 구현해 낼 수 있도록 도왔다. 유 박사는 대학원 과정을 거쳐 한국에서 연구원으로서 커리어를 쌓기 시작하면서 한국과학기술연구원에서 본격적으로 전극 샌드위치 기술을 연구하기 시작했다.전극 샌드위치 기술은 목적이 다를 뿐 대면적 기반의 LCD 패널이나 영상처리 칩에 이미 다각도로 사용되는 구조이다. 이를 이용하여 저비용으로 가능한 연구 성과를 고민하던 중 샌드위치 된 전극을 나노입자 포집기술에 적용할 수 있었다. 유 박사는 나노입자 포집 기술 개발이 성공적으로 해외 유명 논문지에 게재되고 나서 대면적에 기술을 적용하기 위해 적용 가능한 광학신호 검출 기술을 탐색하던 중, 동일 연구센터의 서 박사와 함께 연구할 것을 제안했다.이에 유 박사의 나노입자 포집기술과 서 박사의 포토닉 신호 광증폭 기술이 융합되어 광전기 집게를 개발할 수 있게 되었다. 유 박사는 이번 연구를 통해 나노 스케일의 부피 내에서 발생하는 미립자의 응집과정과 거동을 실시간으로 분석 가능한 나노 물질 거동 파악의 새로운 활로를 개척할 수 있을 것으로 기대하고 있다. 테라파 신호를 통한 입자/분자 검지 기술의 패러다임을 바꾸다유 박사는 남들과 다른 생각을 가지고 전극 샌드위치 기술을 생각해냈고, 이를 통해 전혀 새로운 성과를 이뤄냈지만, 성과를 내기까지의 과정은 쉽지 않았다. 연구팀은 전기 집게와 광센서를 합치기 위해 디자인한 광-전기 융합 집게를 제작하는 과정에서 기술적인 어려움을 겪었다.나노 크기의 작은 구조물에서 수직과 수평 두 가지 방향 모두 전극으로 작동할 수 있게 하는 것이 쉽지 않았기 때문이다. 또 실제 센서로 활용하기 위해서는 대면적화하는 것뿐만 아니라, 10개의 칩을 만들면 몇 개나 동작할 수 있는지를 알 수 있는 수율을 높이는 과정이 필수였다. 나노 크기의 구조물을 만드는 고도의 공정 기술로 대면적 센싱 칩을 대량생산해야 했기에 더욱 어렵고 복잡한 공정 과정을 거칠 수밖에 없었고, 이를 해결하기 위해 연구팀의 오랜 노력과 노하우를 모아 점차 최적화되는 과정을 겪었다. 유 박사는 2018년에 연구를 시작해서 나노갭 칩을 만드는 데에만 2년이 걸렸다. 언제나 처음 시도하는 연구는 시간이 오래 걸리는데, 나노갭 제작 기술을 광학신호 측정에 최적화된 구조로 만드는 기술접목에 한계를 넘기가 쉽지 않았다 며 본 연구를 실현해 내는 데는 2년 넘게 공정에서 독보적인 노하우를 보유한 학생의 노력이 컸다고 전했다.이어 국가에 도움이 되는 연구를 위해 오랜 시간 연구팀과 노력한 결과 대중화, 보급화가 가능한 기술을 개발할 수 있었다며 앞으로 높은 수율로 탁월한 성능의 센싱 칩을 다량 확보해 여러 가지 응용 연구에 활용할 수 있을 것으로 기대된다고 말했다. 실제로 이번 연구는 향후 응용될 수 있는 분야가 많다. 이번 성과를 통해 공기 중, 수중에서 존재하는 입자 형태를 잡아내어 신호추출이 가능하게 되었기 때문이다.이번 연구를 통해 개발된 광-전기 융합 집게 시스템은 기술의 소형화 및 분석의 고속화 등을 통해 미세먼지, 미세플라스틱의 모니터링은 물론, 실제 의료현장에서 특정 질병에 관여하는 미량의 생체분자를 실시간 검출 및 분석하는 데 매우 유용하게 이용될 수 있을 것으로 기대된다. 유 박사는 현재 물속 환경 외에도 공기 중에서 입자를 포집하는 연구도 진행 중이다. 공기 중에서 입자를 포집하는 연구는 최근 큰 문제가 되고 있는 바이러스의 실시간 검지 기술로 응용이 가능할 것으로 보이며, 향후 비말 입자 내의 바이러스 여부를 검출하는 연구로 응용될 것으로 기대된다. 이러한 연구는 미세먼지, 미세바이러스, 물속 미세플라스틱 등의 검출에도 실용화되어 환경문제 해결에도 도움이 될 것으로 보인다. 나노입자 전문 분야 연구원으로 변신하다유 박사는 한국과학기술연구원에서 연구를 시작한 후로 나노입자 연구에도 연구력을 확장할 수 있었다.서울대학교 박사과정 시절에는 반도체 소자 제작기술과 디스플레이 패널 제조 공정 등 대면적 패널 제작 및 퍼포먼스 과제를 수행하면서 표면에 부착된 바이오 물질을 검지하는 연구를 수행했었다.그는 박사후 연구원 과정을 위해 미국에 가면서 나노갭을 이용하여 전극 사이에 간격을 수십 나노 수준으로 줄이면 같은 전압을 가해도 높은 전기장을 만들 수 있는 것을 응용하였더니, 입자를 전극으로 끌어당길 수 있는 유전영동 현상을 실험적으로 경험하게 되었다. 한국과학기술연구원에 들어온 이후 과거 대면적 패널을 만들던 박사과정에서 나노입자를 다루는 연구로 분야를 넓혔다. 이번 연구 성과에 앞서 2020년에는 20나노미터 수준의 유체 내 초미세 부유 입자를 효율적으로 포획하는 나노갭 전극을 개발하고, 이를 통해 세포 밖 소포체와 치매 단백질의 선별농축과 위치제어 실험에 성공해 주목을 받기도 했다.이러한 유 박사의 나노입자 포집 연구는 그가 하고 있는 연구 분야의 1/3 수준이다. 지난해 10월에는 유리 양면에 다른 색이나 이미지를 표현할 수 있고, 외부 환경에 따라 색이 변화하는 투명 유리를 개발해 논문을 발표하기도 했다.이 같은 연구 성과는 전극 샌드위치의 형태를 이용한 다양한 분야로의 적용을 위해 연구력을 확장하던 과정에서 나온 흥미로운 연구 결과였다. 유 박사는 새로운 연구를 계속하다 보니까 나노입자 포집의 분야에서 무엇이든지 농축/포집해 드립니다가 가능한 연구자가 되었지만, 아직 빛을 보지 못했을 뿐 나노입자 포집이 전부가 아닌 재미난 연구를 많이 진행하고 있다며 앞으로 다양한 분야의 연구 성과를 통해 함께 연구하는 학생들에게 자신감과 즐거움을 선물해 주고 싶다라고 말했다.이어 제 연구의 절반은 학생들에 대한 애정이고, 나머지 절반은 자신감이라며 저는 그렇게 똑똑하지 못한데, 그저 학생들이 가진 능력을 최대치로 발휘하는데 제가 기여하는 것만으로도 행복하다고 생각한다고 덧붙였다. 융합연구에 열린 자세가 연구의 시작유 박사가 이러한 연구 성과를 낼 수 있었던 데에는 융합연구에 대한 열린 생각과 이해가 뒷받침되었다. 그는 융합연구를 위해 코어기술을 가지고 기술의 융합 이후 파장이나 기여도를 판단할 수 있는 시야를 갖추는 것이 중요하다고 판단했다. 이에 연구팀 내에서도 가장 기초 단계에서부터 융합연구를 시작했다. 실제로 유 박사 연구팀의 학생들은 기계과/전기과/고분자/공학과/화학과/화공과 등 전공분야가 모두 다르다. 유 박사는 석사든 박사든 상관없이 연구팀 내에서 1일 1주제 이상의 각각 다른 연구 주제를 진행하고 있다. 그리고 서로의 관점에서 연구 주제에 대해 이야기하며 융합연구의 시작을 경험하고 있다.유 박사는 석박사 과정부터 융합연구에 자연스레 노출되고, 서로 아이디어를 공유하며 자신의 연구적 배경에 근거해 자유롭게 토론할 수 있는 시스템 구현이 학생들에게 해줄 수 있는 기본이라고 생각한다. 유 박사는 1인 1주제는 말이 그럴싸하지, 사실상 굉장히 위험한 연구 방법이라고 생각한다며 1명이 자기 주제에 애정이 없으면 그 주제는 발전하지 못하기 때문에 학생 모두의 연구 지도 방법이 다르고 모두에 대한 적합한 방식으로 의사를 전달해줘야 한다고 말했다.또 저는 운이 좋게 좋은 연구를 할 수 있는 집단에 들어와서, 생각한 것이 연구 성과로 이뤄지는 경험을 했다며 이런 과정에서 교수님의 가르침이 제일 컸기 때문에, 교수 입장이 되어서 학생들에게 좋은 연구를 경험하게 해줘야 한다는 책임감을 가지고 있다고 덧붙였다. 새로운 현상을 분석하고 그것을 규정하는 연구 방향이 즐겁다는 유 박사는 어려운 연구 속에서 새로운 것을 배우고 결과를 내는 연구의 의외성에서 연구를 계속해나가는 동력을 얻고 있다. 그는 이제 즐겁게 연구를 해오던 지금까지의 연구 방향에서 과학적 성과를 사회에 기여하는 연구 방향으로의 변화를 통해 인류 사회에 기여하는 연구 결과를 내고 싶다고 이야기한다. 이러한 다짐을 통해 앞으로도 흥미로운 연구와 함께 사회에 기여하는 연구 성과를 낼 수 있을 것으로 기대된다. 취재기자 / 김지혜(reporter2@s21.co.kr) (출처) http://www.s21.co.kr/news_view.jsp?ncd=3796

2021.07.20
박홍규 교수팀, 초저전력 극미세 나노레이저 개

초저전력 극미세 나노레이저 개발 작은 공간에 빛 집속시키는 위상전하 병합 현상 구현, 레이저 소모전력 극소화 ▲ 왼쪽부터 박홍규 교수(교신저자), 황민수 박사(1저자) 작은 공간에 빛을 강하게 집속, 최소전력으로 구동할 수 있는 극미세 나노레이저가 소개됐다. 에너지 손실이나 발열 문제에서 자유로운 초소형 광원으로서 나노 레이저를 이용한 광소자 상용화를 앞당길 단초가 될 것으로 기대 된다. 한국연구재단(이사장 노정혜)은 박홍규 교수(고려대학교) 연구팀이 키브샤 교수(호주국립대)와 공동연구로 새로운 공진(共振) 현상을 발견하고,이를 이용해 기존보다 천만 배 낮은 에너지로 발진시킬 수 있는 초저전력 나노레이저를 설계했다고 밝혔다. 레이저가 소형화되면 부품인 공진기도 작아지는데, 작은 공진기에 빛을 얼마나 잘 집속시키는 지가 레이저의 성능을 좌우한다. 빛을 원하는 때 강하게 증폭시킬 수 있도록 주변 공간과 상호 작용하지 않는 에너지 상태(BIC*)의 전하를 이용해 빛을 가두는 방법이 고려되고 있다. * BIC(Bound states in the continuum): 연속 스펙트럼 공간과 상호작용하지 않는 에너지 상태. 에너지의 품위값이 무한대로 발산하는 특징이 있다. 하지만 공진기가 작아지면 빛을 효과적으로 가둘 수 없기에 이 에너지 상태를 이용한 물리현상이 소용이 없었다. 이에 연구팀은 동작조건이 까다롭고 소형화에 한계가 있는 기존 방법 대신 여러 BIC를 동시에 결합한 슈퍼 BIC를 고안했다.주변과 상호작용하지 않는 전하 둘을 병합하여 한 점에 모은 것이다. 빛이 빠져나갈 가능성 자체를 차단하되 병합을 통해 작은 크기에서도 빛이 새어나가는 것을 막을 수 있도록 했다. 연구진은 기판에 사각격자 구조를 만들고 격자구멍 간격을 1nm 수준으로 미세하게 조정하면서 슈퍼 BIC 레이저를 실험적으로 구현하는 데 성공했다.간격이 574nm일 때 서로 다른 BIC가 병합되며 슈퍼 BIC 레이저가 형성되는 것을 확인했다. 레이저 소자 디자인의 새로운 패러다임 으로서 BIC 병합이라는 방법을 제안한 것이다. 이렇게 만들어진 레이저는 발진에 필요한 에너지인 문턱값이 기존 나노레이저에 비해 천 만 배까지 낮아졌다. 소모전력을 크게 낮출 수 있게 되는 셈이다. 구조가 작아지거나 결함이 생기더라도 병합에는 영향이 없어 유연한 빛 구속방법으로 활용될 수 있을 것으로 내다보고 있다. 연구팀은 격자 간격을 보다 유연하고 정밀하게 조절할 수 있는 신축성 있는 소자를 이용한 후속연구를 지속할 계획이다. 초소형 나노레이저의 효율저하 문제를 극복할 실마리가 될 이번 성과는 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 중견 연구사업의 지원으로 수행되었으며 국제학술지네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)에 2021년 7월 5일 게재되었다. - 논문명: Ultralow-threshold laser using super-bound states in the continuum - 저널명: Nature Communications - 저자: 황민수 박사(1저자/고려대학교), 이후철 석박사통합과정생(공동 1저자/고려대학교), 김경호 교수(공동 1저자/충북대학교), 정광용 박사(공동저자/고려대학교), 권순홍 교수(공동저자/중앙대학교), Kirill Koshelev 박사(공동저자/호주국립대학교), Yuri Kivshar 교수(공동 교신저자/호주국립대학교), 박홍규 교수(교신저자/고려대학교) (그림 1) 슈퍼 BIC에서 BIC 모드의 병합 과정 위상 공간에서 위상 전하가 병합되는 과정의 모식도. 병합되기 전(왼쪽), 병합 직전(가운데), 병합 직후(오른쪽)를 보여준다. 병합 직전과 직후에서 슈퍼 BIC가 나타난다. (그림 2) 제작된 레이저 구조 제작된 슈퍼 BIC 레이저 구조의 전자현미경 사진.구멍 사이의 간격이 574 nm 이상일 때 슈퍼 BIC 레이저가 나타난다. (그림 3) 슈퍼 BIC 레이저의 형성 과정 사각 격자 레이저 구조에서 격자의 주기를 1 nm로 정밀하게 스캔했을 때 574 nm의 격자 상수에서 두 BIC가 하나의 슈퍼 BIC로 병합되는 실험적인 과정. 삽입된 그림은 레이저의 모양이 확연히 변화되면서 슈퍼 BIC 레이저가 발진되는 상황을 보여준다. (그림 4) 측정된 슈퍼 BIC 레이저의 특성 측정된 레이저의 문턱값(왼쪽)과 품위값(오른쪽). 574 nm 격자의 슈퍼 BIC 영역에서 문턱값은 급격히 감소하고 품위값은 급격히 증가한다. * 그림 및 그림설명 제공 : 고려대학교 박홍규 교수

2021.07.15
김명기 교수, NANO KOREA 2021 연

고려대 김명기 교수, 조직위원장상 수상 - 나노코리아 2021 연구혁신부문 (연구성과우수) - 고려대학교(총장 정진택) KU-KIST융합대학원 김명기 교수가 7월 7일부터 9일까지 일산 킨텍스에서 열린 제19회 국제나노기술 심포지엄 및 나노융합대전 (이하 나노코리아 2021)에서 연구혁신부문 연구성과우수상인 조직위원장상을 수상했다. 김명기 교수는 나노 광학 소자 설계 및 제작, 그리고 측정 기술 분야에서 탁월한 연구성과를 거두고 있다. 지난 10년 동안 다양한 실리콘, III-V 화합물, 폴리머, 금속 등의 소재들을 기반으로 나노레이저, 광결정, 플라즈모닉스, 실리콘포토닉스, 바이오포토닉스 등 나노 광학 전반에 걸친 초미세 나노 광소자 개발을 선도하고 있다. 특히, 국내에서 금속을 이용하여 빛을 수나노미터 공간 안에 효율적으로 가둘 수 있는 극-초미세 플라즈모닉 안테나를 개발하는 데 성공하였고, 이러한 극한의 광자 집합을 이용하여 분자 한 개 크기의 입자를 광학적으로 포획하는 데도 성공하였다. 또한, 나노 플라즈모닉 안테나 내부에 존재하는 다양한 공진 모드들을 직접 실험적으로 관측할 수 있는 새로운 모드 분석법을 개발하는 데도 성공하였다. 김명기 교수는 이러한 초미세 나노 광소자 개발 기술을 더욱 발전시켜, 양자컴퓨터, 정보통신, 데이터 저장, 영상의학, 반도체 공정, 그리고 바이오 센서 분야 등에서 그동안 한계로 여겨지던 여러 성능의 제약들을 뛰어넘을 수 있는 새로운 한계 돌파형 나노 광소자 연구들을 수행하고 있다.

2021.07.08
최지웅 학생(지도교수 김광명), 광활성 항암약

최지웅 학생(지도교수 김광명), 광감각제-화학항암제가 결합된 항암 전구체 나노입자를 이용한 면역치료 PD-L1을 이용한 항암면역 치료는 큰 관심을 받고 있으며 놀라운 효과를 보이고 있지만, 그 효과는 종양 내 면역이 억제된 환경을 지닌 환자에는 한계점을 지닌다. 본 연구에서는, 가시광선 빛에 의해 활성화되는 항암 전구체 나노입자 (Light Triggered activatable prodrug Nanoparticle ; LT-NPs)를 개발하였다. 본 물질은 종양세포의 면역원성 세포사멸을 유도할 수 있는 화학항암제 독소루비신과 광역동치료제 베르타포르핀이 결합된 형태로 나노입자 구조를 이루어 종양 내에 높은 축적 능력을 가진다. 또한, 가시광선에 의해 본 약물은 활성화가 되어 종양 내의 면역환경을 활성화 시켜 PD-L1을 이용한 면역치료의 효과를 높여 줄 수 있다. 본 연구는 지난 6월 24일 ACS Nano (Impact Factor: 14.588) 지에 온라인 게재되었다. - 저자 정보 : 김광명(교신저자, 고려대 KU-KIST융합대학원), 최지웅 석박통합과정(제1저자, 고려대 KU-KIST융합대학원)- 논문명 : Visible-Light-Triggered Prodrug Nanoparticles Combine Chemotherapy and Photodynamic Therapy to Potentiate Checkpoint Blockade Cancer Immunotherapy 그림 1. 화학항암제와 광역동치료제가 결합된 약물-전구체 나노입자를 이용한 항암면역치료 전략 모식도 그림 2. LT-NPs의 종양 축적 효능 및 종양 성장 억제효과와 이에 따른 면역 반응 분석

2021.07.02
한성범 학생(지도교수 김동휘), 세포바이오 창

한성범 학생(지도교수 김동휘), 2021년 제22차 한국조직공학‧재생의학회 학술대회 세포바이오 창의도전상 수상 고려대학교 KU-KIST융합대학원 한성범 석박통합과정생(지도교수: 김동휘 교수)이 6월 18일 2021년 한국조직공학‧재생의학회 학술대회 학회상 세포바이오 창의도전상을 수상하였다. 이 상은 최근 5년간 주저자 또는 교신저자 기준 SCI대표논문 2편의 실적을 평가하여 주는 상으로, 한성범 석박통합과정생의 연구 업적이 우수하다고 평가되어 수상한 것이다.(수상자 2명) 해당 상은 국내 조직공학과 재생의학의 발전과 연구 활동을 장려하기 위하여 연구 업적이 탁월한 본 학회 대학원생, 박사후연구원, 연구교수 회원을 포상함을 목적으로 한다.

2021.07.01
하손 학생(지도교수 윤영수), back cov

하손 학생(윤영수 교수님 연구실), Adanvced Functional Materials back cover 선정 ▲ 왼쪽부터 KU-KIST융합대학원 하손 석/박사 통합과정, 윤영수 교수, 구종민 교수 차세대 리튬금속전지의 음극용 소재로 주목 받고 있는 2차원 신소재 MXene 표면에서 리튬 금속 핵생성과 성장 거동을 관찰하였으며, 균일한 리튬 증착 메커니즘을 규명하였다. 웨어러블, 전기차, 지능형 로봇 등의 첨단 전자 기기의 발명은 일상 활동에 높은 편의성을 제공하는 새로운 시대를 열었다. 앞으로 이러한 기기는 사물 인터넷과 빅 데이터를 통해 인공 지능과 연결되어 보다 편리한 일상으로 이어질 것이다. 이러한 첨단 시스템을 구축하는데 있어 주요 문제 중 하나는 더 나은 에너지밀도를 가지는 전력원을 개발하는 것이다. 현재 전력원으로 널리 사용되고 있는 리튬이온 배터리는 높은 에너지 효율과 우수한 물리화학적 안정성을 가질 뿐만 아니라 약 240 W h kg-1의 상대적으로 높은 에너지 밀도를 가지고 있다. 그러나 최첨단 어플리케이션은 현재 시스템보다 훨씬 더 높은 에너지 및 전력 특성을 필요로 한다. 리튬이온 전지의 에너지 밀도는 흑연과 같은 무거운 호스트 구조에 삽입/탈리되는 메커니즘에 의해 제한되며, 이를 극복하기 위해서 호스트 구조가 없이 운용될 수 있는 리튬 금속을 음극으로 사용함으로써 더 높은 에너지 밀도를 가진 차세대 리튬금속전지가 주목받고 있다. 리튬 금속 음극은 기존 리튬이온전지의 흑연 음극과 비교하여 10 배 이상 높은 이론용량과 낮은 레독스 전압을 가진다. 하지만 수지상 금속으로 성장하는 리튬 금속으로 인해 급격한 수명특성 저하 및 폭발발화 등 전지의 안전성 문제가 존재한다. 일반적으로 수지상 금속 성장은 전극표면의 국부적 리튬 증착과 리튬 이온의 불균일 flux에 의해 발생한다. 이를 해결하기 위해 전극의 기핵 사이트를 증가시키는 Lithiophilic 기판 연구가 활발히 진행되고 있지만, 기판에서의 리튬 금속 핵형성 및 성장 거동에 대한 이해는 아직 불충분합니다. 이 연구에서는 많은 수의 산소와 불소 이중 헤테로 원자를 가진 대면적 MXene 기판을 사용하여 리튬 금속 핵 형성 및 성장 거동에 대한 Lithiophilic 기판의 효과를 조사하였다. 고체-고체 계면 (MXene-SEI 층)은 증착 된 리튬 금속 핵의 표면 장력과 핵생성 과전압에 상당한 영향을 미쳐 MXene 표면 전체에 걸쳐 균일하게 분산된 리튬 나노 입자를 형성한다. 또한 Lithiopilic MXene 기판은 수많은 핵에서 여러 개의 동시 금속 성장을 통해 유효 전류 속도를 줄임으로써 운동 제어 금속 성장을 유도하였다. 운동 제어 반응 과정에서 수많은 1차 리튬 나노 입자가 응집되어 더 큰 2차 입자를 형성할 수 있었다. 그 결과, 밀집된 구조를 형성하여 입자별 미세 구조로 구성된 조밀한 금속 층이 생성됨을 통해 Lithiophilic substrate의 효과를 증명하였다. 이 독특한 리튬 금속 증착 거동은 99.0% 이상의 높은 Columbic 효율과 1000 회 이상의 매우 가역적인 수명특성을 보이는 것을 확인하였다. 본 연구내용은 KU-KIST융합대학원의 하손 석/박사 통합과정 학생이 윤영수 교수의 지도하에 실험을 진행하였으며, 한국과학기술연구원의 김선준 박사 및 구종민 교수 연구팀과 강원대학교 임형규 교수의 도움을 받아 진행되었다. 하손 학생은 최근 탄소 기반 리튬금속 음극과 유-무기 하이브리드 계면 막 연구 내용을 각각 Small 및 Energy Storage Materials 저널에 출판 한 바 있으며, 이번 연구는 Advanced Functional Materials (IF: 16.836)에 게재되었다. 하손 학생은 리튬 금속 전지에 국한되어 있지 않고 차세대 알류미늄 금속 전지를 주제로도 활발한 연구활동을 이어가고 있다. 본 연구는 지난 5월 18일 Lithiophilic MXene-Guided Lithium Metal Nucleation and Growth Behavior의 제목으로 온라인 게재되었으며, Back cover로 선정되었다. 그림 1. Lithiopilic Mxene 표면 위에서 리튬 금속 기핵 및 성장 과정을 보여주는 이미지 그림 2. 본 연구에서 사용된 Lithiophilic MXene 표면에 균일한 리튬 증착을 보여주는 그림이 Advanced Functional Materials지의 Back cover로 선정됨

2021.06.24
안동준-유용상 교수팀, 세포막-트랜지스터 센서

안동준-유용상 교수팀, Nature Communications 게재: 세포막-트랜지스터 센서로 세계 최고 민감도 구현 고려대학교 공과대학 화공생명공학과 및 KU-KIST융합대학원 안동준 교수, KIST 국가기반기술연구본부 센서시스템연구센터 유용상 박사(KU-KIST융합대학원 학연교수)와 김철기 박사 연구팀은 전기신호를 이용하여 생체물질을 검지하는 바이오트랜지스터 시스템에 세포막을 적용하여 세계최고 민감도의 바이오센서 원천 기술을 개발했다. 이번 연구 결과는 2021년 6월 18일 세계적인 학술지인 Nature Communications (IF=12.121)에 온라인 게재되었다. - 저자정보: 안동준(교신저자, 고려대), 유용상(교신저자, KIST, KU-KIST융합대학원), 김철기(교신저자, KIST), 정우혁(공동1저자, 고려대), 이동근(공동1저자, KIST) - 논문명: Ionic contrast across a lipid membrane for Debye length extension: Towards an ultimate bioelectronic transducer (https://www.nature.com/articles/s41467-021-24122-8) 전계효과를 이용한 분자검출 기술은 반도체의 역사와 함께 발전하면서, 가장 공용적으로 받아들여지는 분자검출 기술이다. 해당 검출 기술을 사용하여 다양한 분자를 검지하는 연구 성과를 얻었음에도 불구하고, 실용화 단계까지 접근하는데 극복하지 못한 한계점이 존재한다. 그 점은 이온 농도가 높은 용액 내에 존재하는 분자를 검출하지 못한다는 것이다. 체내에서 피 한 방울을 빼서 분자를 검출하는 경우, 검지 가능 영역은 1 nm수준으로 얇아지며 검출하고자 하는 분자보다 얇은 두께를 가지게 된다. 세계 학계는 그간 검지 가능 영역 내부로 효과적인 검출을 하기 위해 화학공학, 전기공학, 재료공학 등 분야에서 다양한 전략을 통하여 고민감도 분자 검지를 시도해왔다. 하지만 여전히 한계점을 극복하지 못하고 있는 상황이다. 본 연구팀은 검지 가능 영역의 한계를 극복하고자, 세포를 둘러쌓고 있는 세포막에 주목하였다. 세포막은 세포 외부에 있는 고농도의 이온이 내부로 침투하는 것을 억제하는 역할을 한다. 이 특성을 전계효과 기반의 검지 기술에 적용하여 세계 최소 수준의 초민감도 분자검출 방법 개발에 성공하였다. 기존의 사용되는 장효과 트랜지스터(Field-Effect Transistor)의 표면에 세포막을 도포하였다. 세포막 도포 시에 증류수를 사용하여 세포막의 하단부는 이온이 없는 용액을 위치하였고 도포 이후 고이온농도의 용액으로 치환하여 세포막 상부와 하부의 이온 농도가 다른 환경을 구축하였다. 그 후 아비딘과 특이적 반응을 하는 바이오틴 수용체가 내포된 세포막 위에 실시간으로 아비딘 단백질을 노출시킨 결과 전계효과의 변화를 검지하여 분자 특이적 반응을 관찰할 수 있었다. 이는 현재 보고되고 있는 전계기반 바이오칩 디바이스들을 총망라하여 가장 높은 민감도(100 pM)의 성능을 보여주었다. 더 나아가 분자동역학 시뮬레이션을 이용해 검지 전후 세포막의 거동을 면밀하게 분석하였으며 실험값으로 측정된 전기신호의 기원과 메카니즘을 성공적으로 규명하였다. 본 연구는 과학기술정보통신부 원천기술개발사업(미래소재디스커버리사업) 및 KIST 기관고유사업의 지원으로 이루어졌다. 용어설명 *전계효과(장효과) 트랜지스터: 게이트 전극에 전압을 걸어 채널의 전기장에 의하여 전자 또는 양공이 흐르는 게이트가 생기게 하는 원리로 소스와 드레인의 전류를 제어하는 트랜지스터이다. *아비딘, 바이오틴: 아비딘은 당단백질의 한 종류로 달걀흰자에서 발견되고 새의 조직과 다른 생물에서도 발견되는 단백질이다. 바이오틴은 비타민H라는 별칭을 가진 비타민의 일종이다. 아비딘과 바이오틴은 자연계에서 가장 강한 결합을 하는 것으로 알려져 있다. *분자동역학 시뮬레이션: 물리계의 원자들 사이의 퍼텐셜 혹은 힘이 주어졌을 때 이를 이용해서 뉴턴의 운동 방정식을 수치적으로 풀어냄으로써 원자들의 동역학을 계산하는 방식이다. 그림 1. 이온 농도가 높은 영역에서의 검지 가능 영역 모식도(좌). 세포막 기반 장효과 트랜지스터의 분자 검출 모식도(우). 세포막의 고농도의 이온이 침투하는 것을 억제하는 역할을 이용하여 가장 높은 민감도(100 pM)의 성능이 나오는 것을 확인함. 그림 2. X-ray reflectometry을 이용한 세포막전자분포 및 전기신호 변화 분석(좌). 분자동역학 시뮬레이션을 이용한 전기신호 변화 분석(우). X-ray reflectometry와 분자동역학 시뮬레이션을 이용하여 세포막의 거동에 의해 전기신호가 변화한다는 것을 규명하였음.

2021.06.21
이승우-안동준 교수팀, DNA 오리가미 대량생

이승우-안동준 교수팀, Nucleic Acids Research 논문게재: DNA 오리가미 대량생산 기술 개발 고려대학교 KU-KIST융합대학원 이승우-안동준 교수팀은 공과대학 화공생명공학과 오민규 교수팀과 함께 DNA 오리가미의 재료인 단일가닥 DNA를 M13 바이러스의 돌연변이를 통해 저렴하게 대량생산 할 수 있는 방법을 개발했다. 이번 연구 결과는 한국시간 6월 11일 세계적 학술지 Nucleic Acids Research (Impact Factor: 11.501)에 출판됐고, 생물학연구정보센터(BRIC) 한국을 빛내는 사람들에 등재됨. - 저자정보 : 이보영 석박통합과정 (제1저자, 고려대학교), 이재원 석박통합과정 (공동 제1저자, 고려대학교), 안동준 교수 (공동저자, 고려대학교), 이승우 (교신저자, 고려대학교), 오민규 (교신저자, 고려대학교) (총 5명) - 논문명 : Optimizing protein V untranslated region sequence in M13 phage for increased production of single-stranded DNA for origami - 논문게재지 : Nucleic Acids Research (2021년 06월 10일 online published, https://academic.oup.com/nar/advance-article/doi/10.1093/nar/gkab455/6295923) DNA 오리가미는 한 개의 긴 단일가닥 DNA(scaffold DNA, 게놈)를 주형으로 수백개의 짧은 단일 가닥 DNA (staple DNA)들이 상보적 결합을 형성하며 자가조립되어 나노미터 단위의 구조체를 형성하는 방법이다. 2차원의 평판구조 뿐만 아니라 3차원의 입체구조체로 제작이 가능하며 이를 나노로봇이나 약물전달에 사용할 수 있는 가능성을 지녔다. 주형으로 쓰이는 긴 단일가닥 DNA(7000-8000)는 M13파지 바이러스의 게놈이 주로 쓰이고 있으며 짧은 단일가닥 DNA 는 주로 화학적 합성을 통해 생산된다. 긴 단일가닥 DNA 는 화학적 합성이 불가능하기 때문에 M13파지 바이러스를 대량생산하여 게놈을 추출하는 방식으로 생산된다. M13파지 바이러스는 단독으로는 복제가 불가능하기 때문에 대장균 숙주가 필요하며, M13에 감염된 대장균은 계속해서 파지를 생산하게 된다. 이를 이용해 파지바이러스를 대량생산하기 위해 대장균의 고밀도 배양방법이 연구되어 왔으며 생산 공정의 최적화가 도입되었지만 대장균 한 마리 당 생산할 수 있는 파지 바이러스의 양은 한계가 있다. 오민규/이승우/안동준 교수팀은 M13파지 바이러스의 대장균내에서 라이프사이클 단계를 조절하는 돌연변이를 통해 대장균 한 마리 당 M13파지 바이러스 생산량을 최대 6배 높이는 방법을 제시했다. 특히 2단계에서 3단계로의 전환을 결정하는 pV 단백질의 발현을 줄이는 돌연변이가 가장 효과가 좋았으며, 이러한 돌연변이가 DNA 오리가미를 제작하는 데에는 아무런 영향을 미치지 않음을 증명하였다. 이 기술은 긴 단일가닥 DNA의 저렴한 생산을 가능하게 하여 DNA 오리가미의 생산단가 인하와 다양한 응용가능성을 높이는 효과가 있을 것으로 기대된다. [ 논문 그림 설명 ] [그림 1] M13파지 바이러스의 돌연변이들(18K-5, 7, 10, 62)과 야생형 파지(18K-0) 생산량 비교(A)와 생산된 단일가닥 DNA를 이용한 DNA 오리가미 이미지(B, C, D) [그림 2] M13파지 바이러스의 대장균에서의 라이프사이클과 단일가닥 DNA 생산원리 [그림 3] 저자정보. (좌측부터) 이보영 석박통합과정(공동 제1저자), 이재원 석박통합과정(공동 제1저자), 안동준 교수(공동저자), 이승우 교수(교신저자), 오민규 교수(교신저자)

2021.06.14
왕건욱 교수팀, 배리스터 구조 기반 수직형 3

왕건욱교수팀,NanoEnergy논문게재 에너지효율적인배리스터구조기반 수직형3단자메모리전자소자어레이기술개발 고려대학교KU-KIST융합대학원/융합에너지공학과왕건욱교수팀은실리콘과그래핀단층의수직이종접합에의해형성된배리스터구조를활용하여,고집적가능하고에너지효율적인수직형3단자메모리전자소자를개발하였다.이연구결과는이전의3단자메모리전자소자에서나타났던느린동작속도와이로인한높은에너지소모라는문제점들을극복할뿐만아니라,수평방향으로형성되었던기존의채널층과다르게수직형채널층을가진전자소자를개발함으로써고집적측면에서도획기적인방향을제시하였다.이를높게평가받아,세계적학술지인NanoEnergy(IF=16.602)지에6월출판되었다. 에너지효율적인고집적삼단자메모리전자소자 본전자소자내에형성된배리스터구조는게이트전압에의해발생되는전기장이그래핀의페르미레벨(fermilevel)을조절할수있기에,실리콘과그래핀사이에형성된쇼트키배리어(Schottkybarrier)를조절할수있게한다.이를통해서실리콘산화물에형성된실리콘필라멘트를효율적으로제어가능케하여우수한전기적특성들을구현할수있게한다.더나아가,개발된소자를기반하여NOT,NOR,NAND게이트와같은범용로직게이트(universallogicgates)구현하여메모리전자소자에기반한최첨단응용기술로의활용가능성을제시하였다.본연구는UNIST의정후영교수연구팀과KIST의김남동박사연구팀과협업하여진행하였으며,한국연구재단,KU-KIST연구기금,KUFutureResearchGrant,삼성전자의지원을받아수행되었다. ▶논문명:Energy-efficientthree-terminalSiOxmemristorcrossbararrayenabledbyverticalSi/grapheneheterojunctionbarristor ▶저널명:NanoEnergy,https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2021.105947 ▶저자정보:최상현(고려대학교,제1저자),최재완(고려대학교,공동제1저자,현Sk-Hynix),김종찬(UNIST),정후영(UNIST),신재호(고려대학교),장성훈(고려대학교),함성길(고려대학교),김남동(KIST),왕건욱(고려대학교,교신저자)포함총9명

2021.06.11