나노바이오 생체모사 소자/시스템, 생체모방 소자/시스템
페이지 정보
- 용어
- 생체모사 소자/시스템, 생체모방 소자/시스템
- 요약
- 생명체 구조와 원리를 응용하여 공학적으로 응용한 소자 및 시스템
- 참고문헌
- - W.C. Tang, T.-C. H Nguyen, M.W. Judy, and R.T. Howe, "Electrostatic-comd Drive of Lateral Polysilicon Resonators," Sensors and Actuators, Volume A 21-23 pp 328-331 (1990)
- M. Frasca, P. Arena, L. Fortuna, Bio-inspied Emergent Control of Locomotion Sys - 분류
- 나노바이오 > 나노바이오시스템
본문
생체모사 소자 혹은 시스템은 생명체의 구조와 원리를 응용한 소자 및 시스템이다. 생명체에 대한 지식을 사용하는 나노소자의 개발은 다양한 산업 분야에서의 과학기술적 한계 극복 혹은 새로운 제품 기술 창출을 꾀하고 있다.
예를 들어, 차세대 정보기기 분야에서 초고속 광통신기기, 고밀도 광저장기 그리고 고화질 디스플레이 등을 개발하기 위해서는 광자가 전달하는 광신호를 최소한의 손실과 최고의 정확성을 유지하며 제어할 수 있는 고정도 극미세 광소자가 필요하다. 현재 이에 필요한 극미세 부품들은 MEMS기술에 의해 이미 제작이 가능하지만, 이들 극미세 광학부품을 정교하게 움직일 수 있는 고정도 나노구동기를 구현하기 위해서는 극미세 영역에서의 잡음, 제작 오차 및 소재 특성의 안정성 문제 등 극복해야 할 과학기술적 문제가 존재한다.
현 기술의 한계를 극복하기 위하여, 생체구동의 구조와 원리를 응용하고자 하는 시도가 제시되었다. 예컨대 박테리아의 경우는 밧줄 모양의 단백질 덩어리를 프로펠러처럼 회전시켜 이동한다. 생체 근육은 여러 가닥의 근육 다발로 구성되어 있으며, 근육 내 운동을 발생시키는 최소 구동기는 빗살 형태의 구조로 된 액틴(actin)과 미오신(myosin)이란 단백질로 구성되어 있다. 미오신 주위에는 작은 돌기들이 형성되어 있고 각 돌기는 수십 나노미터의 단위 디지털 운동을 발생시킨다. 생물체의 움직임은 이러한 극미세 단위의 디지털 운동을 근육의 직, 병렬연결 및 배열 각도의 변화를 이용하여 정교하고도 효과적인 운동을 만들어 낸다. 이러한 생체근육을 모사하여 다양한 형태의 소자 및 시스템이 개발되고 있다. 1990년대 근육의 빗살구조를 모방한 아날로그 정전구동기가 개발된 이후, 최근에는 생물체 구동에 관한 구조와 원리의 모사를 통해 약 5.5마이크로미터 운동을 초당 7,200회 반복하면서 약 12나노미터의 구동 정도를 유지할 수 있는 생체모사 디지털 나노구동기가 개발되었다.
이와 같이 생체구동의 구조와 원리를 응용하는 생체모사는 나노 극미세 소자의 개발에서 있어, 다양한 산업 분야에서의 과학기술적 한계극복 혹은 새로운 제품 기술 창출에 대한 아이디어를 제안할 것으로 예상된다.
예를 들어, 차세대 정보기기 분야에서 초고속 광통신기기, 고밀도 광저장기 그리고 고화질 디스플레이 등을 개발하기 위해서는 광자가 전달하는 광신호를 최소한의 손실과 최고의 정확성을 유지하며 제어할 수 있는 고정도 극미세 광소자가 필요하다. 현재 이에 필요한 극미세 부품들은 MEMS기술에 의해 이미 제작이 가능하지만, 이들 극미세 광학부품을 정교하게 움직일 수 있는 고정도 나노구동기를 구현하기 위해서는 극미세 영역에서의 잡음, 제작 오차 및 소재 특성의 안정성 문제 등 극복해야 할 과학기술적 문제가 존재한다.
현 기술의 한계를 극복하기 위하여, 생체구동의 구조와 원리를 응용하고자 하는 시도가 제시되었다. 예컨대 박테리아의 경우는 밧줄 모양의 단백질 덩어리를 프로펠러처럼 회전시켜 이동한다. 생체 근육은 여러 가닥의 근육 다발로 구성되어 있으며, 근육 내 운동을 발생시키는 최소 구동기는 빗살 형태의 구조로 된 액틴(actin)과 미오신(myosin)이란 단백질로 구성되어 있다. 미오신 주위에는 작은 돌기들이 형성되어 있고 각 돌기는 수십 나노미터의 단위 디지털 운동을 발생시킨다. 생물체의 움직임은 이러한 극미세 단위의 디지털 운동을 근육의 직, 병렬연결 및 배열 각도의 변화를 이용하여 정교하고도 효과적인 운동을 만들어 낸다. 이러한 생체근육을 모사하여 다양한 형태의 소자 및 시스템이 개발되고 있다. 1990년대 근육의 빗살구조를 모방한 아날로그 정전구동기가 개발된 이후, 최근에는 생물체 구동에 관한 구조와 원리의 모사를 통해 약 5.5마이크로미터 운동을 초당 7,200회 반복하면서 약 12나노미터의 구동 정도를 유지할 수 있는 생체모사 디지털 나노구동기가 개발되었다.
이와 같이 생체구동의 구조와 원리를 응용하는 생체모사는 나노 극미세 소자의 개발에서 있어, 다양한 산업 분야에서의 과학기술적 한계극복 혹은 새로운 제품 기술 창출에 대한 아이디어를 제안할 것으로 예상된다.