빛에 의한 온도 변화를 정밀하게 측정하는 생체친화형 투명 온도 센서 기술 개발

[아름이]

빛에 의한 온도 변화를 정밀하게 측정하는 생체친화형 투명 온도 센서 기술 개발
날짜:
2023년 1월 3일
원천:
DGIST(대구경북과학기술원)
요약:
엔지니어들이 빛으로 인한 온도 변화를 정확하고 빠르게 측정할 수 있는 투명 온도 센서를 개발했다고 발표했습니다. 이 기술은 민감한 온도 변화에 의존하는 다양한 응용 바이오 소자의 발전에 기여할 것으로 기대된다.

DGIST(총장 국양) 전기전자컴퓨터공학부 강홍기 교수, KIST(총장 윤석진) 소프트하이브리드소재연구센터 정승준 박사와 함께 12월 6일(화) 빛에 의한 온도 변화를 정확하고 빠르게 측정할 수 있는 투명 온도 센서 개발. 이 기술은 민감한 온도 변화에 의존하는 다양한 응용 바이오 디바이스의 발전에 기여할 것으로 기대된다.

플라즈몬 나노물질을 이용한 광열효과는 빛을 이용한 고유의 발열 특성으로 인해 최근 뇌신경자극, 약물전달, 암치료, 초고속 PCR 등 다양한 바이오 응용 분야에서 널리 제안되고 있다. 그러나 광열 현상에 의한 온도 변화 측정은 여전히 ​​열화상 카메라를 이용한 간접적이고 느린 측정 방식에 의존하고 있어, 레벨에서 급격하게 변화하는 단세포 수준의 국부 온도 측정에는 적합하지 않다는 한계가 있다. 수 밀리초에서 수십 마이크로미터. 광열효과 기술은 온도 변화에 대한 정확한 정보가 없기 때문에 정확한 온도 변화에 따른 생물학적 변화에 대한 이해와 안정적인 임상적용에 대한 우려를 불러일으켰고,

이에 공동연구팀은 온도차에 의해 촉발되는 급속한 전하 이동으로 전압 신호가 발생하는 열전효과를 이용해 급격한 온도 변화도 수 밀리초 이내로 측정할 수 있는 온도 센서 기술을 개발했다. 특히 연구팀은 전하 저장에 적합한 전도성 고분자인 투명 'PEDOT:PSS' 유기 열전층을 활용해 빛의 간섭을 줄인 직접 광열 현상 측정 기술을 확립했다.

50나노미터 두께의 얇은 PEDOT:PSS 열전 센서는 가시광선 영역에서 평균 97%의 높은 투명도를 확보하고 광열 현상 영역에 직접 적용할 수 있어 다양한 광열 바이오공학 및 의료 응용 분야에서 빛의 간섭을 최소화합니다. 또한, 사용되는 고분자 열전재료는 저온용액공정이 가능하므로 일반적인 반도체 공정보다 제조가 간편한 잉크젯 프린팅 공정으로 제조하여 디자인 자유도가 높으며, 인쇄 과정에 있는 이점.

본 연구를 통해 개발된 투명 열전 온도 센서 기술은 최근 광유전학을 통해 널리 알려진 빛을 이용하여 뇌의 활동을 조절하는 광신경계면의 메커니즘을 이해하는데 활용될 수 있다. 국부적인 고열로 암세포를 치료하는 원리를 분석하는데 활용할 수 있다는 점에서 핵심 기술이다. 또한 무전력 동작 원리를 기반으로 웨어러블 소자, 투명 디스플레이 소자, 전력 반도체 국부 열화 분석 등 차세대 반도체 기술에도 적용할 수 있을 것으로 기대된다.

DGIST 전기·컴퓨터공학과 강홍기 교수는 “국부열의 빠른 발생이 가장 큰 장점인 광열효과를 직접적이고 정밀하게 측정하는 기술을 제안했다는 점에서 의의가 있다”고 말했다. "향후 마이크로 반도체 공정을 통해 다양한 생체 전자 칩과 결합하여 심층적인 생명 공학 분석 및 생체 의학 응용 가능성을 기대합니다."

출처 : https://www.sciencedaily.com/