DNA 기반 반도체 미세공정 원천기술 개발

초소형 미래 바이오전자기기를 구현하기 위한 핵심기술이 발됐다.

KAIST 생명화학공학과 박현규 교수팀은 DNA를 이용해 모든 논리게이트를 구현하는 데 성공했다고 18일 밝혔다. 연구결과는 나노분야의 세계적 학술지 ‘스몰’ 7월호(23일자) 표지논문으로 실렸다.

10나노 이하 미세공정이 적용된 반도체는 실리콘 기반으로는 힘들다고 알려졌다. DNA를 이용한 기술은 회로선폭을 2나노미터 정도로 가늘게 만들수 있어 보다 저렴하면서도 획기적인 집적도를 가진 반도체를 만들 수 있을 것으로 기대된다. 2나노급 반도체가 개발되면 우표 크기의 메모리 반도체에 고화질 영화 1만편을 저장하는 등 현재 상용화중인 20나노급 반도체보다 약 100배의 용량을 담을 수 있게 된다.

연구팀은 생체 DNA물질을 디지털 회로에서 사용되는 논리게이트와 같은 역할을 담당하도록 입력신호로 사용해 고리모양의 DNA가 열리거나 닫히도록 했다.

고리모양 DNA가 열린 형태에서는 형광신호가 증가하고 닫힌 상태에서는 형광 신호가 감소하며 이로 인해 발생하는 형광신호의 변화를 출력신호로 사용했다.

연구팀은 제한적인 시스템만을 구현하는 기존의 논리게이트의 문제점을 극복, 8가지 모든 논리게이트(AND, OR, XOR, INHIBIT, NAND, NOR, XNOR, IMPlCATION)를 구현하는 데 성공해 반도체 기술로써의 적용 가능성을 높였다.

이와 함께 각각의 논리게이트의 연결을 통한 다중 논리게이트와 논리게이트의 재생성을 보여주는 데도 성공했다.

박현규 교수는 “하나의 분자 비콘을 모든 게이트 구성을 위한 보편적인 요소로 사용해 저렴하면서도 초고집적 바이오 전자기기의 가능성을 높였다”며 “앞으로 분자 수준의 전자 소자 연구에 큰 변화가 있을 것으로 예상된다”고 말했다.