나노기술 및 정책 정보

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양성자 전도는 바이오 시스템 속에서 보편적으로 존재하고 있는데 직접 양성자 전송을 모니터링하고 조정 제어할 수 있는 디바이스 개발은 바이오 과정에 대한 모니터링, 바이오닉스 시뮬레이션 및 휴먼 머신 인터페이스(human-machine interface) 구축 등 분야에서 중요한 의미를 보유하고 있음.

양성자 필드 효과 트랜지스터(양성자-FET)는 양성자 전류를 직접 모니터링 할 수 있는 동시에 그리드 압력(grid pressure)에 대한 조정 제어를 통해 양성자 전류를 효과적으로 조정 제어할 수 있기 때문에 신형 양성자 전도 소재를 개발하여 양성자-FET 디바이스에 응용하는 과제는 바이오 정보 분야에서 해결해야 할 중대 과제에 속함.

중국과학원 푸졘(福建) 물질구조 연구소 산하 "구조 화학 국가 중점 실험실" 왕루이후(王瑞虎) 연구원 연구팀은 최근 관련 연구를 통해 플렉시블 다공성 유기 폴리머 멤브레인(POPM) 양성자-FET를 개발하는데 성공하여 이슈가 되고 있음.

연구팀은 1, 3, 5-3(4-아미노벤젠기) 벤젠과 벤조디오레아의 축합(condensation) 반응을 통해 일종 POPM을 개발하였는데 풍부한 네트워크 구조와 폭넓게 존재하는 수소 결합은 H3PO4 분자에 대한 효과적인 잠금을 실현할 수 있기 때문에 높은 양성자 전도성을 보유하고 있는 것으로 나타났음.

연구팀이 개발한 플렉시블 소재는 디바이스 가공을 통해 POPM에 기반 한 양성자-FET 디바이스를 개발할 수 있는 것으로 나타났으며, 양성자 이전 비율은 5.7×10-3 cm2 V-1·s-1 수주에 도달하는 것으로 나타났으며, 그리드 압력 증가를 통해 POPM 양성자 농도를 4.3×1017cm-3 수준에서 14.1×1017 cm-3 수준으로 조절할 수 있는 것으로 나타났음.

연구팀은 이번 연구를 통해 POPM은 양성자-FET 통로 소재는 우수한 디바이스 성능을 보유하고 있다는 점을 입증하였음.

연구팀이 이번 연구를 통해 취득한 혁신 성과는 바이오 정보 소재 연구를 위해 새로운 아이디어를 제공하였음.

본 연구 성과는 ‘Advanced Materials’ ("Flexible Porous Organic Polymer Membranes for Protonic Field‐Effect Transistors") 지에 게재됨.