DNA ‘종이접기’로 빛 회로 만들었다 작성일 11-01 28 목록 <div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> <section dmcf-sid="3rzzxCQ9CM"> <p contents-hash="1e708a344b0ad90eed09eb0d4baeccd9d3b9aec1d577308174ffde5695535593" dmcf-pid="0mqqMhx2vx" dmcf-ptype="general">스페인 바르셀로나 사그라다 파밀리아 성당의 스테인드글라스는 햇빛을 받으면 붉게 타오른다. 이 붉은빛을 만드는 주인공은 유리 속에 흩어진 금 알갱이다. 눈에 보이지 않을 만큼 작은 나노 금은 특정 색의 빛에 유난히 강하게 반응한다. 과학자들은 눈에 보이지 않는 극소량 분자까지 찾아내기 위한 연구를 해왔다.</p> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="32d3fea0b9a94ee173e1270b5fc36da887cd59ab52d9c9330f84d586c1a524b7" dmcf-pid="psBBRlMVTQ" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="과학자들이 머리카락 굵기의 수천분의 1에 불과한 DNA 구조물로 금 알갱이를 원하는 자리에 붙여 빛 회로를 완성했다. 이번 연구는 소량의 분자를 분석하는 광학 센서와 빛과 분자의 상호작용을 연구하는데 활용될 것으로 기대된다. 제미나이 생성 이미지" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202611/01/seoul/20261101160119088kadp.png" data-org-width="660" dmcf-mid="FBYY7gu5hR" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img3.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202611/01/seoul/20261101160119088kadp.png" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 과학자들이 머리카락 굵기의 수천분의 1에 불과한 DNA 구조물로 금 알갱이를 원하는 자리에 붙여 빛 회로를 완성했다. 이번 연구는 소량의 분자를 분석하는 광학 센서와 빛과 분자의 상호작용을 연구하는데 활용될 것으로 기대된다. 제미나이 생성 이미지 </figcaption> </figure> <p contents-hash="390db8a1df56fcc8f16535baf380abf487e37438342c9022d0c784177cace917" dmcf-pid="UObbeSRfSP" dmcf-ptype="general">이런 상황에서 고려대, KU-KIST(한국과학기술연구원) 융합대학원, 미국 하버드대, 호주 시드니대 공동 연구팀은 머리카락 굵기의 수천분의 1에 불과한 DNA 구조물로 금 알갱이를 원하는 자리에 붙여 ‘빛 회로’를 만드는 데 성공했다고 1일 밝혔다. 이 회로는 염료 분자 약 70개가 내는 미세한 빛 신호까지 또렷하게 잡아냈다. 이번 연구 결과는 기초과학 및 공학 분야 국제 학술지 ‘사이언스 어드밴시스’에 실렸다.</p> <p contents-hash="cc5b3f246bb079f68d93983da316dcff69a0486b873b8d3bd11a183c97bb5cbb" dmcf-pid="uEUU6s8BC6" dmcf-ptype="general">금은 수십 ㎚(나노미터) 크기로 아주 작게 쪼개면 성질이 달라진다. 빛을 받으면 금 알갱이 표면의 전자들이 한꺼번에 출렁이는 ‘표면 플라스몬 공명’이 생긴다. 성당 스테인드글라스의 붉은 빛도 유리 속 금 나노입자가 이런 방식으로 특정 색의 빛과 반응해 생긴다. 금 알갱이 두 개를 아주 가까이 붙여 놓으면 둘 사이의 좁은 틈에 빛 에너지가 강하게 몰린다. 이 틈에 분자를 넣어 두면 빛과 분자가 훨씬 세게 주고받게 돼, 분자가 몇 개 안 돼도 그 흔적을 빛으로 읽어낼 수 있다. 문제는 정밀함이다. 금 알갱이의 모양이 조금 찌그러지거나 간격이 몇 ㎚만 달라져도 빛의 반응이 크게 바뀌기 때문에 그동안은 매번 같은 구조를 똑같이 만들어 내기가 어려웠다.</p> <p contents-hash="958ecc7ace2efad1e36329fdd8d43f6032dc55e2b16bae7a7e627971f310b811" dmcf-pid="7DuuPO6bT8" dmcf-ptype="general">연구팀이 꺼낸 해법은 ‘DNA 종이접기’다. DNA는 A는 T와, G는 C와만 짝을 짓는다는 규칙을 이용해 긴 DNA 가닥 하나를 짧은 DNA 조각 수백 개로 ‘스테이플러’처럼 집어 고정하면 설계한 모양대로 저절로 접힌다.</p> <p contents-hash="af6bc7a142e6040eb2a357f5850ab25342c5ef7fdb889fdc639ade27b4fd961e" dmcf-pid="zw77QIPKW4" dmcf-ptype="general">연구팀은 DNA를 세 겹으로 쌓아 지름 약 30㎚, 높이 약 20㎚의 속 빈 원통을 접었다. 머리카락 굵기의 약 3000분의 1 크기다. 벽을 세 겹으로 두껍게 만든 건 무거운 금 알갱이를 매달아도 틀이 흔들리거나 찌그러지지 않게 하기 위해서다.</p> <p contents-hash="d35b0f66af908bb92e5c82b82f07cfd41db170c7deef96d598f91864ba53602e" dmcf-pid="qrzzxCQ9vf" dmcf-ptype="general">연구팀은 원통 바깥의 정해진 자리에 표면이 매끄럽고 둥근 금 나노입자를 붙였다. 그리고 빛을 흡수하는 염료 분자(YOYO-3)를 DNA에 끼워 넣어, 원통 양쪽에 붙은 금 알갱이 사이, 곧 빛이 가장 강하게 모이는 틈에 염료가 놓이게 했다. 연구팀이 만든 빛 회로는 전자회로가 전기의 흐름을 조절하듯 금 알갱이와 염료를 품은 DNA 틀을 빛으로 다루는 회로 부품처럼 보고 배치를 설계했다. 전자회로에서 부품을 정확한 자리에 꽂아야 회로가 작동하듯 DNA 틀이 정확한 자리를 제공한다. 크기가 다른 금 나노입자 3개로 만든 회로의 공명 품질계수는 19.2로 이전에 보고된 비슷한 금 나노입자 구조들의 4~10과 비교하면 월등하게 차이를 보였다.</p> <p contents-hash="b109201c62b8c51f6842524f9ab0d75699647e92fbf9c0915b7364ed07b07c0e" dmcf-pid="BmqqMhx2yV" dmcf-ptype="general">감지 성능도 크게 좋아졌다. 연구팀은 금 나노입자 2개 사이에 염료 분자 약 70개를 넣고 금 알갱이가 흩어내는 빛을 분석했을 때도 빛의 색 분포에 특정 색만 움푹 꺼지는 골을 명확하게 관측할 수 있었다.</p> <p contents-hash="b918502f7bd7015199d38ece4ce32d73bd29725494da8ca178fd5c21c1fe047e" dmcf-pid="bsBBRlMVC2" dmcf-ptype="general">이승우 고려대 교수는 “이번 연구는 DNA 종이접기로 금 알갱이와 분자의 자리를 ‘설계한 대로’ 정해 주었다는 데 의미가 크다”며 “이번 기술은 적은 양의 분자를 분석하는 광학 센서와 빛과 분자의 상호작용을 연구하는 기초과학에 쓰일 것”이라고 설명했다.</p> <p contents-hash="058bbe8e2917604b4332b526ebd86678f3668ae54f5ce8bd0eac9bbad9ae5bd0" dmcf-pid="KObbeSRfv9" dmcf-ptype="general">유용하 과학전문기자</p> </section> </div> <p class="" data-translation="true">Copyright © 서울신문. 무단전재, 재배포, AI 학습 및 활용 금지.</p> 관련자료 이전 [이준기의 과·알·세]빨라지는 ‘우주 AI 데이터센터’ 선점 경쟁…미중 양강 속 韓, 2030년 이후 시작 11-01 다음 ‘주가 거품’ 꺼진 中 AI… 반도체주까지 반 토막 11-01 댓글 0 등록된 댓글이 없습니다. 로그인한 회원만 댓글 등록이 가능합니다.
