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KAIST, DNA 기반 반도체 핵심 원천기술 개발분자 비콘을 이용해 모든 논리게이트 구현하는 데 성공
이영호
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승인 2012.09.18  20:16:00
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초소형 미래 바이오전자기기를 구현하기 위한 핵심기술 개발됐다.

KAIST 생명화학공학과 박현규 교수(사진) 연구팀이 DNA를 이용해 모든 논리게이트를 구현하는 데 성공, 나노분야 세계적 학술지인 '스몰(Small)' 7월호(23일자) 표지논문으로 실렸다. 현재 최첨단 기술로도 10nm(나노미터) 이하의 실리콘 기반 반도체 제작은 불가능한 것으로 알려져 있으나, DNA는 굵기가 2nm 정도로 가늘어 보다 저렴하면서도 획기적인 집적도를 가진 반도체를 만들 수 있을 것으로 기대되고 있다.

DNA는 네 종류의 염기인 아데닌(adenine, A), 시토신(cytosine, C), 구아닌(guanin, G), 티민(thymine, T)이 연속적으로 연결돼 있는데 A는 T와, G는 C와 각각 특이적으로 결합하는 특성을 갖고 있다. 특정 DNA는 특이적으로 결합하는 염기서열을 지닌 또 다른 DNA와 결합해 이중나선 구조를 형성하는 데, 연구팀은 이러한 DNA의 특이적 결합 특성과 구조 변화에 따른 형광신호 특성이 있는 고리모양의 분자 비콘을 이용했다.

연구팀은 생체 DNA물질을 디지털 회로에서 사용되는 논리게이트와 같은 역할을 담당하도록 입력신호로 사용해 고리모양의 DNA가 열리거나 닫히도록 했다.

고리모양 DNA가 열린 형태에서는 형광신호가 증가하고 닫힌 상태에서는 형광 신호가 감소하며 이로 인해 발생하는 형광신호의 변화를 출력신호로 사용했다. 연구팀은 제한적인 시스템만을 구현하는 기존의 논리게이트의 문제점을 극복, 8가지 모든 논리게이트(AND, OR, XOR, INHIBIT, NAND, NOR, XNOR, IMPlCATION)를 구현하는 데 성공해 반도체 기술로써의 적용 가능성을 높였다.

이와 함께, 각각의 논리게이트의 연결을 통한 다중 논리게이트(Multilevel circuits)와 논리게이트의 재생성을 보여주는 데도 성공했다. 이번 연구로 2나노급 반도체가 개발되면 우표 크기의 메모리 반도체에 고화질 영화 1만편을 저장하는 등 현재 상용화중인 20나노급 반도체보다 100여배의 용량을 담을 수 있을 것으로 기대된다. /대전=이영호기자

▲ 박현규 교수 © 편집부

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