지스트(광주과학기술원) 연구팀이 인체 이식형 전자소자 구현에 필요한 고성능의 친환경 혼합 전도체를 개발하는데 성공했다.

7일 지스트에 따르면, 지스트 신소재공학부 윤명한 교수 연구팀은 카이스트 생명화학공학과 김범준 교수 연구팀과의 공동 연구 끝에 친환경 수계 용매 공정이 가능한 고성능 n-형 유기물 혼합형 전도체(OMIEC)를 개발했다.

공동 연구팀이 개발한 고성능 혼합형 전도체는 유기물 혼합형 전도체 기반 전기 화학 트랜지스터의 일종이다.

이를 체내·외에 이식하거나 부착할 경우 뇌·심장·근육 등의 생체 전기적 신호를 확인할 수 있어 차세대 바이오 헬스 케어 분야에 응용하기 위한 연구가 활발히 진행되고 있다.

앞서 공동 연구팀은 트랜지스터 기반의 다양한 응용 소자·논리 회로 제작을 위해 n-형 유기물 반도체 연구를 진행했다.

n-형 유기물 반도체는 p-형 유기물 반도체에 비해 전하 이동도가 100배 이상 낮아 연구가 어려웠다.

공동 연구팀은 기존의 n-형 유기물 혼합형 반도체의 낮은 전하 이동도 문제점을 개선하고자, 특수한 양친매성 전도체 소재를 개발했다. 이를 기반으로 전기화학 트랜지스터 소자를 제작했다.

이 소자를 고분자 단량체의 곁가지에 올리고 에틸렌 글라이콜(OEGl)기를 다량으로 적용한 뒤 할로겐계 유기 용매인 클로로포름에 용액화한 물질과의 전기·전기화학적 특성을 비교했다.

연구 결과 기존 유기용매인 클로로폼을 통해 제작된 소자 대비 전자 이동도와 전기 화학 트랜지스터 특성 평가 지수가 3배 이상 증가한 것으로 확인됐다.

윤명한 교수는 “친환경성과 n-형 전기화학 트랜지스터의 전자 이동도 특성을 동시에 향상시켜 차세대 복합회로형 생체 전자소자 구현에 크게 이바지할 것으로 기대된다”고 밝혔다.

김범준 교수도 “이번 연구는 친환경 공정이 가능한 고성능 인체이식형 전기화학소자 제작에 적합한 유기고분자 합성전략을 제시했다는 것에 의의가 있다”고 평가했다.