유기 생체전자소자는 무기물이나 탄소 기반 소자보다 우수한 생체신호 감지능력을 보인다.
기계적 유연성, 생체적합성, 낮은 공정비용 등 장점도 있어서 차세대 인체 이식용 전자 의료기기 핵심기술로 주목받는다.
하지만 체내 장시간 사용 시 필요한 구동 안정성과 고온·고압 멸균처리 중 발생하는 변성은 약점으로 꼽힌다.
연구팀은 계면활성제와 가교제 등 첨가제를 추가하는 기존 방식이 아니라 기본적인 재료공학적 접근법으로 높은 성능과 안정성을 동시 확보를 시도했다.
유기 생체전자소자 개발 분야에서 가장 대표적인 물질인 '전도성 고분자'(PEDOT:PSS) 미세구조를 분석했다.
이를 바탕으로 활성층 고분자 물질 고결정성 분자 재배열 유도만으로도 전해질 트랜지스터 소자 성능과 수용액 상 안정성이 극대화한다는 사실을 규명했다.
연구팀은 고결정성 고분자 안정성에 따라 플라스틱 전자소재를 이용한 생체전자소자가 고온·고압의 오토클레이브(Autoclave) 처리 이후에도 높은 성능을 유지했다.
오토클레이브는 생체 이식형 의료기기 미생물 멸균을 위해 쓰이는 공정이다.
윤명한 교수는 “전도성 고분자 물질의 성능 향상과 용액 안정성을 비교적 간단한 용역매개 결정 화법을 통해 확보한 것”이라며 “향후 생체전자소자 상용화와 사물인터넷 기반 유연 광센서 개발에 기여할 수 있을 것”이라고 말했다.
연구는 과학기술정보통신부·한국연구재단 기초연구사업(중견연구), 미래소재 디스커버리 사업, 나노·소재원천기술개발사업 지원으로 수행했다.
성과를 담은 논문은 지난 21일 네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)에 게재됐다.
조재근 기자 jack333@cctoday.co.kr