안동준 교수팀, 생체분자 검출기능 바이오-OLED소재 세계 최초 개발

생물특이 유기반도체 포토닉스 분야 영역 개척

복합 자연과학분야 권위 있는 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 논문 게재

기존 OLED 산업에서 더 나아가 바이오-LED라는 새로운 응용성 제시

▲ 좌측부터 공동 제1저자 백승혁 박사과정, 박진혁 박사과정, Cui Chunzhi 박사, 교신저자 안동준 교수

 
고려대 KU-KIST 융합대학원 안동준 교수(52) 연구팀이 유기발광다이오드(OLED) 소재로 생물분자의 상호작용을 검출하는 융합기술을 최초로 규명했다.

안동준 교수 연구팀은 특이적 인식 가능과 동시에 증폭된 발광효과를 보유한 “바이오-LED 입자”에 대한 연구를 미래창조과학부(장관 최양희)와 한국연구재단(이사장 정민근)이 지원하는 미래융합파이어니어 및 중견연구자도약연구사업 등을 통해 수행했으며, 연구결과는 복합 자연과학분야의 권위있는 학술지 네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications) 온라인판 2016년 1월 4일자에 게재됐다.
   * 논문명 : Bio-recognitive photonics of a DNA-guided organic semiconductor
   * 저자 정보 : 안동준 교수(교신저자, 고려대), 백승혁 박사과정, 박진혁 석박사통합과정, Cui Chunzhi 박사(공동제1저자, 고려대)

안동준 교수는 “기존 OLED 산업에서 더 나아가 생물특이 포토닉스 기능과 이와 관련된 응용성을 갖춘 바이오-LED라는 새로운 방향성을 제시할 것으로 기대한다.”고 전망했다.

[ 용 어 설 명 ]

1. 네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications) 誌
  ○ 네이처 커뮤니케이션즈 (Nature Communications)는 생명과학분야 최상위 학술지인 Nature지의 자매지중 하나로 2010년도부터 온라인 출판되었으며, 학술지표 평가기관인 Thomson JCR 기준 전세계 복합 자연과학 분야 (Multidisciplinary sciences) 학술지 중 3위에 해당하는 영향지수 (impact factor 11.47)를 가지고 있다.

2. 유기발광다이오드(OLED)
○ 유기화합물을 사용해 자체 발광시키는 차세대 디스플레이로, 화질의 반응속도가 LCD에 비해 1000배 이상 빠른 차세대 평판디스플레이 소재다.

3. Alq3
○ 유기발광다이오드 물질중의 하나로써 녹색발광성을 가진다.

4. 바이오-LED입자
  ○ 단일가닥DNA와 OLED물질로 구현한 복합체 소재.

5. HOMO 준위(Highest Occupied Molecular Orbital)
  ○ 분자 오비탈궤도 내에서 전자에너지 준위가 가장 높은 상태로 전자 채워져 있는 상태.

6. LUMO 준위(Lowest Unoccupied Molecular Orbital)
  ○ 분자 오비탈궤도 내에서 전자에너지 준위가 가장 낮은 상태로 전자 채워질 수 있는 상태.

7. Crust layer
  ○ 바이오-LED소자의 가장 바깥쪽 표면에 해당되는 약 200nm 크기의 영역.

8. Inner layer
  ○ 바이오-LED소자의 가장 바깥쪽 표면들을 제외한 영역.

[ 그 림 설 명 ]                

▲ 좌측 그림: 녹색 유기발광다이오드 소재(Alq3)와 단일가닥 프로브DNA(ssDNA) 복합체가 타겟DNA와 생물특이 반응을 일으켰을 때에 해당하는 각각의 분포를 보여주는 이미지. Inner core는 유기발광소재와 ssDNA로만 구성되어 있었으며, 생물특이 반응은 주로 나노두께의 겉껍질에서 일어나 Crust layer를 형성함. 생물특이 반응이 일어난 후 DNA-DNA이중나선 구조가 형성된 Crust층에서만 더 강한 발광세기를 유발하게 됨.

▲ 우측 그림: 바이오-OLED 입자에 생물특이 반응이 일어났을 때 발광현상이 증가하는 것을 과학적 원리를 통하여 설명한 모식도. 유기발광다이오드 물질중의 하나인 Alq3는 2.8eV(HOMO준위: -6.1eV, LUMO준위: -3.3eV)의 Band gap에 해당하는 녹색영역의 빛을 방출하는 성질이 있으며, 이는 바이오-OLED 소재에서도 동일하게 발생됨. 

커뮤니케이션팀 서민경(smk920@korea.ac.kr)