손톱만한 크기의 칩에서 각종 분석 실험을 진행하는 랩 온어 칩(lab on a chip)에서도 실제 연구실에서처럼 완벽하게 시약을 섞을 수 있는 기술이 개발됐다.

한국연구재단(이사장 정민근)은 박정열·김대중 서강대 기계공학과 교수팀이 100만 분의 1 크기인 초소형 마이크로 채널 내에서 나노입자가 스스로 구조화되는 능력을 활용, 3차원 소용돌이(와동, vortex)를 발생시키는 고효율 마이크로 믹서를 개발했다고 6일 밝혔다.

효과적인 랩 온어 칩 구현을 위해서는 샘플과 시약의 빠른 혼합을 통해 분석의 정확도를 높이는 것이 중요하다. 두 가지 종류의 유체를 빠르게 섞기 위해서 그동안 여러 가지 형태의 마이크로 믹서가 개발돼 왔다.

그러나 마이크로 유체에서는 상대적으로 점성이 커 층간 이동이 활발하지 못하다. 때문에 효율적인 믹서를 개발하는 데 많은 어려움이 있었다.
 
이에 연구팀은 나노입자를 마이크로 채널 내에 원하는 위치와 형상으로 자기 조립화할 수 있도록 구현했다. 양이온만을 통과시키는 나노채널 네트워크를 제작한 것이다.

같은 나노채널 네트워크는 전후에 직류전압을 가하면, 채널 경계면에 3차원 마이크로 소용돌이를 일으켜 간단한 구성으로도 샘플과 시약 간 완벽한 혼합을 이룰 수 있다.  

박정열 교수는 "이번 연구 성과를 통해 샘플과 시약 간 완벽한 혼합이 가능해져, 나노-바이오 공학이 한 단계 나아갈 수 있게 됐다"며 "앞으로 마이크로 재생 에너지 발생 장치, 바이오센서, 이온의 이동성 제어 연구 등 마이크로 영역의 나노-바이오 연구와 제품 개발에 널리 활용될 수 있다"고 연구의의를 밝혔다.

한편 교신저자 박정열 교수, 김대중 교수와 제1저자인 최은표 박사과정생이 참여한 이번 연구는 미래창조과학부와 한국연구재단이 추진하는 기초연구지원사업으로 수행됐다. 이번 연구성과는 나노기술 분야의 권위지인 랩온어칩(Lab on a Chip) 4월 21일자에 표지 논문으로 게재됐다.