가젯용 나노모터 또는 "자가 치료"

스스로를 수리할 수 있는 컴퓨터, 태블릿, 스마트폰은 공상과학처럼 들리지만, 과학자들에게는 불가능에 한계가 없으며, 최근 연구 중 하나에서는 외부의 개입 없이 사소한 문제를 해결할 수 있는 나노 모터를 개발했습니다.

이러한 장치를 만들겠다는 아이디어는 유기체 자체, 더 정확히는 면역 체계 에서 나왔습니다. 면역은 척추동물의 고유한 시스템으로, 질병으로부터 조직과 장기를 보호하고 병원체(바이러스, 박테리아)와 종양 세포를 식별하여 파괴합니다. 면역 체계는 수많은 병원체를 인식할 수 있으며, 자기 세포의 생체 분자와 외부 세포의 생체 분자를 구별하기도 합니다.

그 결과, 연구진은 독립적으로 움직이면서 전자 시스템의 다양한 결함(예: 작은 흠집)을 찾아 수정할 수 있는 나노 모터를 개발했습니다. 전문가들에 따르면, 이러한 나노 모터는 전극, 유연하거나 표준형 태양광 패널, 그리고 외부 간섭 없이 작은 결함을 수정하는 기타 장치에 사용될 수 있습니다.

캘리포니아 대학교의 젠싱 리 박사는 거의 모든 현대 전자 기기에 사용되는 회로가 복잡한 메커니즘으로 이루어져 있어 작은 균열이라도 기기의 오작동을 일으킬 수 있다고 지적했습니다. 오늘날 고장난 전자 기기는 납땜으로 복구되지만, 나노 수리는 진정한 혁신이 될 것입니다.

가젯은 우리 삶에 빠르게 침투하고 있으며, 가까운 미래에는 의류부터 임플란트, 액세서리까지 우리 삶의 모든 영역에 등장할지도 모릅니다. 하지만 이 단계에서는 전자 회로의 문제를 발견하고 결함을 해결하는 것이 큰 과제입니다.

연구팀은 금 나노입자로 과산화수소를 동력원으로 하는 나노 모터를 개발하는 프로젝트를 진행했습니다. 이 나노 모터에 포함된 백금은 연료가 산소와 물로 분해되는 과정을 활성화하여 입자의 가속을 돕습니다. 연구진은 개발된 나노 모터의 실제 작동을 시험하기 위해 LED에 연결된 손상된 회로를 사용했습니다. 나노 모터는 회로 위를 이동하다가 끊어진 부분에 닿으면 회로에 꽂혀 양쪽을 연결하는 일종의 다리 역할을 했습니다. 나노 모터 입자가 전도성 물질로 만들어졌기 때문에 회로의 전류 전달 능력이 회복되었고, LED는 다시 빛을 내기 시작했습니다.

리 교수에 따르면, 이러한 나노 모터는 악천후에 사용되는 태양광 패널의 전도성 층처럼 수리가 어려운 곳에 위치한 회로에 이상적일 수 있습니다. 또한 왕 교수 연구실에서 동시에 개발 중인 유연 센서와 배터리의 손상을 복구하는 데에도 활용될 수 있습니다.

전문가들은 비슷한 방법이 의학 분야에서도 특정 세포나 장기에 약물을 전달하는 데 사용될 수 있다고 지적하며, 리 교수와 그의 팀이 일하는 연구실에서는 다양한 질병을 치료하는 데 사용될 수 있는 나노 모터를 개발하고 있다고 덧붙였다.