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'빛' 받으면 모양·색 변하는 입자 개발

KAIST 연구팀, 스마트 마이크로 입자 제작
스마트 도료, 디스플레이, 센서, 약물전달체 등 응용 기대
빛에 의해 모양과 색을 바꾸는 입자가 나왔다. 

한국연구재단(이사장 노정혜)은 김범준 KAIST 교수팀이 스마트 마이크로 입자 제작 기술을 개발했다고 9일 밝혔다.

지금까지는 주로 산도(pH), 온도, 물리화학적 자극에 따른 마이크로 입자의 모양·색 변화 연구가 이뤄졌다. 약물전달이나 암세포 진단 등 생물학적 응용을 위해서다. 하지만 이런 자극들은 특정 부위에만 전달되기 어렵다. 자극 스위치를 확실히 켜고 끄기 어려운 것도 단점이다.

자극이 빛이라면 달라진다. 원하는 시간 동안 특정 부위에 빛을 가할 수 있다. 빛의 파장과 세기도 조절할 수 있다. 빛을 이용하려면 빛에 감응하는 스마트 입자를 만들어야 한다. 

연구팀은 빛에 의해 분자구조가 변해 친수성 정도와 광학적 특성이 바뀌는 '계면활성제'를 먼저 만들었다. 계면활성제는 물과 기름에 동시에 잘 녹는 화합물이다. 연구팀은 계면활성제의 자가조립 방식을 이용해 마이크로 입자를 대량으로 제작했다. 

이 입자에 빛을 쬐어준 시간과 빛의 파장에 따라 색뿐만 아니라 원, 타원, 튤립, 렌즈 등으로 모양이 변한다. 100μm 이하 국소 부위에만 빛을 조사하면, 위치와 모양을 정교하게 유도할 수 있다.

반응하는 빛의 파장이 서로 다른 계면활성제를 사용하면 입자 모양을 여러 단계로 조절할 수 있다. 원래의 모양으로 되돌릴 수도 있다.

스마트 입자의 활용처도 다양하다. 스마트 입자로 만들어진 박막이나 용액은 정보와 신호를 담는 스마트 소재가 될 수 있다.  

김범준 교수는 "빛을 신호로 국소부위 입자의 성질을 정밀하게 조절할 수 있어 스마트 디스플레이, 센서, 도료, 군용장비의 위장막, 병든 세포에 전달되는 약물캡슐, 투명도·색이 변하는 스마트 창문, 건물 외장 인테리어 등에 응용될 것으로 기대된다"고 말했다.

연구 결과는 잭스(JACS, Journal of the American Chemical Society) 9월 4일 자에 실렸다.

빛에 반응하는 계면활성제를 이용해 개발된 스마트 블록공중합체 입자의 전자현미경 사진. <사진=김범준 교수 제공> 빛에 반응하는 계면활성제를 이용해 개발된 스마트 블록공중합체 입자의 전자현미경 사진. <사진=김범준 교수 제공>
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