나노기술 및 정책 정보

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● 일본 오사카대학교 산업과학연구소의 츠츠이 마쿠스 교수 연구팀이 이온의 흐름에 의해 나노기공이 국소적으로 가열되는 새로운 현상을 발견

● 나노기공이란 나노미터(nm) 크기의 기공을 의미하며, 이온을 함유한 물로 나노기공을 채우고 전압을 가하면 나노기공 내에서 이온의 흐름이 생겨남

● 기존 나노기공 센서의 경우 동작 시 나노기공의 온도는 변하지 않는 것으로 간주되어 왔으나, 이온이 물 분자를 밀어내면서 나노기공을 고속으로 이동하고 있다고 가정하면 전자의 흐름에 의한 고체의 줄(Joule) 발열 현상과 마찬가지로 나노기공도 이온의 흐름에 의해 가열되고 있을 가능성이 있음

● 연구진은 나노기공에 온도계를 장착하여 실제로 발열이 일어나고 있는지를 조사하였으며, 나노기공에 가해지는 전력에 비례하여 나노기공 근방의 온도가 국소적으로 상승하는 것을 규명

● 나노 공간에서의 열의 움직임에 대해 시뮬레이션을 실시하여 이온의 흐름에 의해 생기는 열은 주로 물의 열전도에 의해 나노기공 외부로 발산되는 것을 규명

● 본 발열 효과를 이용하면, 바이러스가 나노기공을 통과하는 과정에서 이온 전류 변화로부터 바이러스를 검출, 식별할 뿐만 아니라, 생겨나는 열에 의해 바이러스의 표면 단백질을 변성시키는 것도 가능

● 해당 연구를 통해 바이러스의 고감도 검출과 무해화를 동시에 실행하는 새로운 나노기공 센서가 개발될 것으로 기대

※ Science Advances 게재(2022.02.12.), “Ionic heat dissipation in solid-state pores”