나노기술 및 정책 정보

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● 호주 University of Technology Sydney의 Francesca Lacopi 교수 연구팀이 뇌에서 보내는 전기신호를 감지하여 자율 로봇 시스템을 제어할 수 있는 나노 그래핀 기반 바이오센서를 개발

● 해당 바이오센서는 뇌가 보내는 전기 신호를 감지하기 위해 얼굴과 머리 피부에 밀착되며, 이 신호들은 자율 로봇 시스템 제어용 명령으로 변환 가능

● 연구팀은 실리콘 카바이드-실리콘 기판 위에서 직접 성장시킨 에피텍시얼 그래핀으로 센서를 제작하여 그래핀 기반 바이오센싱의 주요 난제인 부식, 내구성, 피부 접촉 저항성을 극복

● 현재까지 다수의 바이오센서 제품은 피부의 땀 등 수분에 접촉하면 박리되기가 쉬워 일회용으로 개발되었지만, 연구팀이 개발한 바이오센서는 염분이 높은 환경에서도 장기간 사용할 수 있으며, 여러 번 재사용이 가능

● 특히, 해당 센서는 피부가 뇌에서 오는 전기적 신호 감지를 방해하는 피부 접촉 저항을 극적으로 감소시키는 것으로 확인됨.

● 테스트 결과, 해당 센서를 사용하면 센서가 피부에 위치할 때 피부 접촉 저항이 개선되었으며, 초기 접촉 저항을 75% 이상 감소시킴.

● 해당 연구성과는 가혹한 환경에서도 센서가 뇌에서 보내지는 전기 신호를 높은 신뢰도로 수집한 다음, 증폭시킬 수 있다는 것을 의미하며, 뇌-기계 인터페이스에서의 사용 가능성을 향상시킬 것으로 기대

※ 용어설명

- 그래핀 (Graphene): 탄소 원자를 안정적으로 펼친 구조로, 두께는 0.2nm(나노미터)인 단층으로 구성되어 매우 얇지만, 전기전도도는 높은 신소재

- 에피텍시얼 그래핀(epitaxial graphene): 주기적이고, 규칙적인 배열인 그래핀 결정을 한층 한층 성장시키는 방안

※ Journal of Neural Engineering 게재(2021.12.23.), “Non-invasive on-skin sensors for brain machine interfaces with epitaxial graphene”