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SUMMARY
CONTENTS
목차
제1장 연구개발과제의 개요 10
1. 연구개발의 목적 10
2. 연구개발의 필요성 10
(1) 경제·산업적 측면 10
(2) 기술적 측면 11
(3) 연구개발의 범위 11
제2장 국내외 기술개발 현황 12
제3장 연구개발수행 내용 및 결과 14
1절 단백질-탄소나노튜브 하이브리드 나노 전자소자 개발 및 단백질 구조 변화의 전기(화학)적 인지 특성 연구 14
1. 고성능 나노전자 기반소자 개발 14
2. 단백질-탄소나노튜브 cross junction 다이오드 개발 21
3. 단백질 구조변화 인지 나노전자소자 개발 27
4. 조밀한 탄소나노튜브막 형성 36
5. bPBP을 안정적으로 고정화 41
6. 전기화학적 감지 기술의 개발 44
7. 감지 소자용 CNT 패턴 형성 기술의 개발 48
8. 전기화학적 감지 칩 제작 51
9. 칩 상에서의 바이오센싱 54
2절 초고감도 및 다채널 동시검지용 탄소나노튜브 기반 바이오전자소자 개발 및 탄소나노튜브 기반의 전기화학적 동시 검출용 칩 개발 57
1. 자발적 화학반응을 통한 금속성 탄소나노튜브의 반도체성 탄소나노튜브로의 변환 기술 개발 57
2. 다채널 동시검지용 탄소나노튜브 트랜지스터 바이오센서 소자 디자인 및 제작 63
3. Probe 단백질의 독립적 고정화를 위한 덴드론 등의 기능성 분자의 고정화 기술 개발 67
4. 다채널 탄소나노튜브 트랜지스터 소자를 이용한 2종 이상의 항원/항체 동시 검지 구현 75
5. 칩 상의 비특이적 결합 최소화 87
6. CNT 기반 검출 기술 90
7. 자동 유체제어 기술 95
3절 초고감도 및 다채널 신호전달용 탄소나노튜브 및 탄소나노구조체 기반 바이오전자소자 개발 102
1. 초고감도 탄소나노튜브 전기신호전달 소자제작을 위한 탄소나노튜브-금속나노입자 하이브리드 시스템 개발 102
2. 초고감도 탄소나노튜브 전기신호전달 소자제작을 위한 탄소나노튜브-그래핀 및 그래핀-금속나노입자 하이브리드 시스템 개발 110
3. 초고감도 및 다채널 신호전달용 탄소나노튜브 및 탄소나노구조체 기반 바이오전자소자 개발 122
제4장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 138
(1) 연구개발의 최종목표 138
(2) 연차별 연구개발 목표 및 내용 139
(3) 계획대비 달성도 140
(4) 위 연구목표(총연구기간)에서 중요도 순으로 4-5개 목표 추출 및 가중치 부여 143
제5장 연구개발결과의 활용계획 144
제6장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 145
제7장 연구시설 및 장비현황 146
제8장 참고문헌 147
초록보기 더보기
I. 제목
초고감도 및 다채널 신호전달용 탄소나노튜브 기반 바이오전자소자 개발
II. 연구개발의 목적 및 필요성
단백질을 비롯한 다양한 생분자 물질이 가지는 전기적 특성에 대한 이해를 바탕으로 탄소나노튜브, 그래핀, 금속나노입자를 활용한 하이브리드 시스템을 개발하고, 이를 이용하여 하이브리드 전자소자를 제작하여, 2종 이상의 생체물질의 상호인지가 가능한 다채널 동시검지용 초고감도 바이오 전자소자를 개발한다.
III. 연구개발의 내용 및 범위
초고감도 바이오 센서로 활용하기 위해 다양한 화학반응을 활용하여 고품질의 탄소나노튜브를 합성하고 이를 기반으로 하는 그래핀, 금속나노입자 하이브리드 시스템을 합성한 후 탄소나노튜브를 기반으로 하는 하이브리드 시스템을 이용하여 다채널 동시검지용 트랜지스터 바이오 전자 소자를 개발함으로써 전기적 특성을 규명하고 동시에 혈청 속 초고감도 검출 등의 생물질의 검지 능력을 측정한다. 더하여 초고감도 바이오 전자소자의 효율 향상을 위해 표면화학 반응을 이용하여 생체 분자의 효율적 결합을 유도하고, 여러 화학반응을 통한 하이브리드 시스템의 전기적 특성 변환 기술을 개발
IV. 연구개발결과
√ 균일한 크기의 촉매 나노입자의 합성법 및 고순도 단일벽 탄소나노튜브 합성법 개발
√ 탄소나노튜브를 활용한 바이오센서 소자 개발 및 생물질 효율적 결합을 위한 소자 표면처리 기술 개발
√ 고체 지지체 표면의 개질을 통한 단백질 박막형성 기술 개발
√ 전기화학적 감지 기술 개발 및 감지 소자용 탄소나노튜브 패턴 형성 기술 개발
√ 반도체성 탄소나노튜브 확보를 위한 자발적 hydrosilylation 반응 개발
√ 다채널 탄소나노튜브 트랜지스터 센서 소자 개발
√ 특정 질병 진단 단백질의 초 민감 검출을 위한 AFM probe 개발 및 상호작용력 측정
√ 탄소나노튜브 기반 전극으로 단백질, 혈청 속 troponin I 및 DNA 검출방법 개발
√ 하이브리드 구조체를 위한 표면 화학반응 연구 및 하이브리드 소자 제작
√ 하이브리드 소자 기반의 단백질 센싱을 위한 그래핀 위에서의 단백질 표면 반응 연구
√ 아밀로이드 베타 중합체 형성 기작 및 관계 물질의 효력 규명
V. 연구개발결과의 활용계획
단백질을 비롯한 다양한 생물질 분자를 이용하여 바이오 전자소자를 구현하게 됨으로써 얻어지는 기술 및 지식은 개인 휴대용 질병 진단기, 나노바이오센서를 활용한 진단 키트 등에 쓰일 수 있고, 바이오 이미징, 바이오 메모리, 바이오 연료전지등 차세대 전자, 에너지 분야에 활용될 수 있다. 질병 진단 및 환경 검사용 센서로의 응용 역시 기대되는 바이며, 나노전자소자의 기반 기술을 제공할 수 있다. 게다가 기존의 실리콘 기반 전자소자와의 융합을 통하여 생체에 적합한 전자 소자 개발에 적극 활용될 것이다.
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