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KAIST, 유연 수직형 마이크로 LED 개발

유연 LED 칩 동물 뇌 삽입 행동 제어도 성공

머니투데이 대전=허재구 기자 |입력 : 2018.01.29 14:42
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카이스트(KAIST) 신소재공학과 이건재 교수팀과 생명과학과 김대수 교수팀이 유연한 수직형 마이크로 LED 기술을 개발, 이를 동물의 뇌에 삽입해 빛으로 행동을 제어하는 데 성공했다고 29일 밝혔다.

이번 연구에서 연구팀은 수직 LED용 양산 장비를 자체적으로 설계했다.

5마이크로미터의 두께와 80마이크로미터 이하의 크기를 갖는 2500여 개의 박막 LED를 이방성 도전 필름을 활용, 한 번에 플라스틱 기판으로 전사해 상호 연결된 유연한 수직형 마이크로 LED를 구현했다.

유연한 수직형 마이크로 LED를 활용한 광유전학적 쥐의 행동 제어 실험 개략도./자료제공=KAIST
유연한 수직형 마이크로 LED를 활용한 광유전학적 쥐의 행동 제어 실험 개략도./자료제공=KAIST
이러한 수직형 마이크로 LED는 기존 수평형 마이크로 LED와 비교해 3배 이상 향상된 광 효율을 보였다.

또 박막 LED의 발열로 인한 수명, 낮은 해상도 및 신뢰성 문제도 해결했다.

연구팀은 이 기술을 활용, 제작한 30 밀리와트/제곱밀리미터(mW/mm2) 이상의 강한 빛을 내는 유연 마이크로 LED를 쥐의 뇌에 삽입했다.

이를 통해 대뇌 표면으로부터 깊은 곳에 위치한 운동 신경세포를 활성화시켜 쥐의 행동을 제어하는데도 성공할 수 있었던 것.

특히 발열이 적어 뇌조직의 손상 없는 생체 삽입형 유연 전자 시스템을 구현할 수 있었다는 게 연구진의 설명이다.

이건재 교수는 “이번에 개발된 수직 마이크로 LED 및 전사 패키징 기술은 저전력을 필요로 하는 스마트워치, 모바일 디스플레이, 웨어러블 조명 등에 바로 활용될 수 있을 것" 이라며 "인간이 아직 풀지 못한 뇌과학 및 광치료, 바이오센서 분야에서도 기여할 수 있을 것이다"이라고 말했다.

한편 스마트 IT융합시스템 연구단의 지원을 받아 수행된 이번 연구논문은 국제 학술지 '나노 에너지(Nano Energy)'에 2월 1일자로 게재됐다.

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