나노기술 및 정책 정보

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● 울산과학기술원의 정훈 교수팀은 나노미터 크기 자성 입자를 위로 쌓아 올리는 방식으로 섬모 구조를 가늘고 길게 합성해 낼 수 있는 기술을 개발

● 섬모는 액체 속에도 움직임이 자유롭고, 작은 외부 힘에도 민감하게 반응해 다양한 기능을 만들어낼 수 있어 섬모를 모방해 미세 기계의 구동장치로 쓰려는 연구는 활발히 진행 중임.

● 하지만, 섬모 구조는 액상 원료를 틀에 넣어 찍는 등의 기존 방식으로 나노미터 수준으로 작게 만들기 어려우며, 특히 폭은 좁고 세로로 긴 형태는 더 까다로운 작업이 필요

● 이에 연구팀은 자기력을 이용해 이 같은 한계를 극복할 수 있는 합성법을 개발

● 먼저 섬모 가닥을 돋아나게 하고 싶은 위치에 니켈 금속 조각을 배열한 뒤, 위에서 자성 나노입자를 흩뿌려 차곡차곡 쌓는 방식을 활용했으며, 이는 니켈 주변에 형성된 강력한 자기력이 자성 나노입자를 잡아당기는 원리로 정교하게 설계된 자기력 덕분에 나노입자가 알아서 원하는 형태로 조립

● 해당 합성법은 수직 방향으로만 자성 나노입자가 쌓일 수 있도록 나노입자를 에어로졸 상태로 분사하는 기술을 적용

● 액체 방울(에어로졸)에 자성 나노입자를 가둬 미리 설계된 자기력 외에 다른 외부 힘을 차단하는 기술로 액체는 증발됨.

● 연구팀은 해당 기술로 실제 지름이 373nm(나노미터, 10-9m)인 입자를 최대 54개까지 쌓았으며, 가로와 세로의 비율인 종횡비가 50 이상으로, 이제껏 합성된 인공 섬모 중 가장 높다는 설명

● 테스트 결과, 완성된 인공 섬모는 자성 나노입자 표면에 코팅된 올레산 덕분에 베어링 없이도 매끄럽게 미끄러지면서 움직이는 것을 확인

● 해당 연구는 몸 안에 투입 가능한 나노 로봇, 오염물질을 제거하는 초미세 구동장치 개발 등에 도움이 될 것으로 기대

※ Advanced Materials 게재(2022.06.16.), “Self-Assembled Artificial Nanocilia Actuators”