- 단백질 막 적용한 바이오센서, 혈청의 처리과정 없이 신속하게 질병 진단 - 향후, 환자 스스로 질병 진단하는 스마트 헬스케어 전자기기 활용 기대 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 생체재료연구단 이관희？정영도 박사팀은 고려대학교 강석호 교수 연구팀과 공동연구를 통해 단백질 차단막을 적용한 전자기기 기반의 바이오센서를 제작, 차단막의 표면 전하를 조절해 혈청*에서 불필요한 신호를 억제하는 방법을 최초로 개발했다고 밝혔다. 이 기술을 활용하면 전자기기 기반의 바이오센서를 통해 혈청에서 전·후처리 없이 즉각적으로 질병 인자를 검출할 수 있다. *혈청(Serum) : 혈액을 채취하게 되면 응고를 일으키고, 이것을 원심하면 암적색의 덩어리인 혈병과 담황색의 투명한 액체인 혈청으로 분리됨. 혈액에서 분리해낸 혈청은 많은 생체정보를 가지고 있어 다양한 질병 진단을 할 수 있는 정보를 얻을 수 있다. 그러나 혈청은 높은 염** 농도와 약 20,000종류의 각각 다른 단백질들이 고농도로 함유되어 있어, 검출 신호의 오류가 빈번하고 측정 민감도가 낮다. 현재 의료기관에서는 전문 인력을 통해 혈청의 전처리(여과, 탈염, 희석) 또는 후처리(세척) 후에 진단기기를 이용하여 분석하고 있는 실정이다. **염 : 산의 음이온과 염기의 양이온이 결합하여 생성된 화합물. 스마트 기기를 활용한 헬스케어에 대한 관심이 높아지면서 혈청을 샘플로 하는 전자 기반의 바이오센서들이 속속 개발되고 있다. 그러나 혈청 내 혼합된 수만 종의 단백질들이 비특이적 신호를 일으켜 진단의 정밀성을 떨어뜨린다. 이런 이유로 전자기기 기반의 바이오센서는 검사 결과가 곧바로 확인되는 현장 진단 또는 자가진단용 기기로 개발하기가 어려웠다. KIST 연구진은 이 같은 문제점을 극복하기 위해 혈액에서 분리한 혈청에서 전·후처리 없이 직접 질병인자를 검출하여 질병을 진단할 수 있는 단백질 차단막을 개발, 전자기기 기반 바이오센서에 적용하였다. KIST 정영도·이관희 박사 연구팀은 차단막을 형성하는 단백질 원료가 본래 가진 정전기적 속성을 활용하여, 차단막의 표면 전하를 중성으로 조절하였다. 이를 통해 질병 진단의 정확성을 떨어뜨리는 정전기적 특성에 의한 혈청 단백질의 비특이적 결합과 전하의 불필요한 축적을 방지하였다. 결과적으로 연구진은 개발한 단백질 차단막이 적용된 바이오센서로 전립선암 질병인자를 혈청에서 직접 검출하는데 성공하였다. 이는 기존의 전·후처리를 포함하는 측정결과와 동일한 검출 능력***이다. ***KIST 연구진이 개발한 바이오센서의 측정 검지범위는 수 펨토그램(fg, 10 그램/밀리리터) ~ 수 백 나노그램(ng, 10 그램/밀리리터). 전·후처리 없는 방식은 백 펨토그램/밀리리터에서 수 나노그램/밀리리터으로 측정됨. KIST 정영도 박사는 “기존의 전자기기 기반의 바이오센서가 혈액에서 혈청을 분리하는 휴대용 기기와의 결합 등을 통해 현장 진단 또는 자가진단 센서로 발전할 것으로 기대한다.”라며, “단백질 차단막을 도입하면 향후, 스스로 정밀한 질병 진단이 가능한 스마트 헬스케어 기기가 개발되는데 활용될 수 있을 것으로 기대한다.”라고 말했다. KIST 이관희 박사는 “이번 연구 성과는 국내 연구진이 개발한 전자공학, 재료공학과 화학 분야의 융합 원천 기술로, 향후 의료기관과의 공동연구를 통해 상용화 기술로의 전환을 기획하고 있다”라고 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 최기영) 지원으로 KIST 주요사업과 한국연구재단 바이오의료기술개발사업으로 수행되었으며, 연구결과는 ‘Biosensors and Bioelectronics’ (IF : 9.518, JCR 분야 상위 0.595%)에 최신호에 게재되었다. *(논문명) Interfacial charge regulation of protein blocking layers in transistor biosensor for direct measurement in serum - (제 1저자) 한국과학기술연구원 생체재료연구단 박성욱 연구원(박사 과정) - (교신저자) 한국과학기술연구원 생체재료연구단 이관희 책임연구원, 한국과학기술연구원 생체재료연구단 정영도 선임연구원 <그림설명> [그림 1] 전자기기 기반의 바이오센서에 도입된 중성 단백질 차단막은 기존 방식의 바이오센서보다 6배 이상 향상된 검출 신호를 보임. [그림 2] 바이오센서에 도입된 중성 단백질 차단막은 바이오센서의 검출 범위를 넓혀서, 더 낮은 농도의 PSMA (전립선암 진단 인자) 검출이 가능하게 함.

- 단백질 막 적용한 바이오센서, 혈청의 처리과정 없이 신속하게 질병 진단 - 향후, 환자 스스로 질병 진단하는 스마트 헬스케어 전자기기 활용 기대 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 생체재료연구단 이관희？정영도 박사팀은 고려대학교 강석호 교수 연구팀과 공동연구를 통해 단백질 차단막을 적용한 전자기기 기반의 바이오센서를 제작, 차단막의 표면 전하를 조절해 혈청*에서 불필요한 신호를 억제하는 방법을 최초로 개발했다고 밝혔다. 이 기술을 활용하면 전자기기 기반의 바이오센서를 통해 혈청에서 전·후처리 없이 즉각적으로 질병 인자를 검출할 수 있다. *혈청(Serum) : 혈액을 채취하게 되면 응고를 일으키고, 이것을 원심하면 암적색의 덩어리인 혈병과 담황색의 투명한 액체인 혈청으로 분리됨. 혈액에서 분리해낸 혈청은 많은 생체정보를 가지고 있어 다양한 질병 진단을 할 수 있는 정보를 얻을 수 있다. 그러나 혈청은 높은 염** 농도와 약 20,000종류의 각각 다른 단백질들이 고농도로 함유되어 있어, 검출 신호의 오류가 빈번하고 측정 민감도가 낮다. 현재 의료기관에서는 전문 인력을 통해 혈청의 전처리(여과, 탈염, 희석) 또는 후처리(세척) 후에 진단기기를 이용하여 분석하고 있는 실정이다. **염 : 산의 음이온과 염기의 양이온이 결합하여 생성된 화합물. 스마트 기기를 활용한 헬스케어에 대한 관심이 높아지면서 혈청을 샘플로 하는 전자 기반의 바이오센서들이 속속 개발되고 있다. 그러나 혈청 내 혼합된 수만 종의 단백질들이 비특이적 신호를 일으켜 진단의 정밀성을 떨어뜨린다. 이런 이유로 전자기기 기반의 바이오센서는 검사 결과가 곧바로 확인되는 현장 진단 또는 자가진단용 기기로 개발하기가 어려웠다. KIST 연구진은 이 같은 문제점을 극복하기 위해 혈액에서 분리한 혈청에서 전·후처리 없이 직접 질병인자를 검출하여 질병을 진단할 수 있는 단백질 차단막을 개발, 전자기기 기반 바이오센서에 적용하였다. KIST 정영도·이관희 박사 연구팀은 차단막을 형성하는 단백질 원료가 본래 가진 정전기적 속성을 활용하여, 차단막의 표면 전하를 중성으로 조절하였다. 이를 통해 질병 진단의 정확성을 떨어뜨리는 정전기적 특성에 의한 혈청 단백질의 비특이적 결합과 전하의 불필요한 축적을 방지하였다. 결과적으로 연구진은 개발한 단백질 차단막이 적용된 바이오센서로 전립선암 질병인자를 혈청에서 직접 검출하는데 성공하였다. 이는 기존의 전·후처리를 포함하는 측정결과와 동일한 검출 능력***이다. ***KIST 연구진이 개발한 바이오센서의 측정 검지범위는 수 펨토그램(fg, 10 그램/밀리리터) ~ 수 백 나노그램(ng, 10 그램/밀리리터). 전·후처리 없는 방식은 백 펨토그램/밀리리터에서 수 나노그램/밀리리터으로 측정됨. KIST 정영도 박사는 “기존의 전자기기 기반의 바이오센서가 혈액에서 혈청을 분리하는 휴대용 기기와의 결합 등을 통해 현장 진단 또는 자가진단 센서로 발전할 것으로 기대한다.”라며, “단백질 차단막을 도입하면 향후, 스스로 정밀한 질병 진단이 가능한 스마트 헬스케어 기기가 개발되는데 활용될 수 있을 것으로 기대한다.”라고 말했다. KIST 이관희 박사는 “이번 연구 성과는 국내 연구진이 개발한 전자공학, 재료공학과 화학 분야의 융합 원천 기술로, 향후 의료기관과의 공동연구를 통해 상용화 기술로의 전환을 기획하고 있다”라고 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 최기영) 지원으로 KIST 주요사업과 한국연구재단 바이오의료기술개발사업으로 수행되었으며, 연구결과는 ‘Biosensors and Bioelectronics’ (IF : 9.518, JCR 분야 상위 0.595%)에 최신호에 게재되었다. *(논문명) Interfacial charge regulation of protein blocking layers in transistor biosensor for direct measurement in serum - (제 1저자) 한국과학기술연구원 생체재료연구단 박성욱 연구원(박사 과정) - (교신저자) 한국과학기술연구원 생체재료연구단 이관희 책임연구원, 한국과학기술연구원 생체재료연구단 정영도 선임연구원 <그림설명> [그림 1] 전자기기 기반의 바이오센서에 도입된 중성 단백질 차단막은 기존 방식의 바이오센서보다 6배 이상 향상된 검출 신호를 보임. [그림 2] 바이오센서에 도입된 중성 단백질 차단막은 바이오센서의 검출 범위를 넓혀서, 더 낮은 농도의 PSMA (전립선암 진단 인자) 검출이 가능하게 함.

- 단백질 막 적용한 바이오센서, 혈청의 처리과정 없이 신속하게 질병 진단 - 향후, 환자 스스로 질병 진단하는 스마트 헬스케어 전자기기 활용 기대 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 생체재료연구단 이관희？정영도 박사팀은 고려대학교 강석호 교수 연구팀과 공동연구를 통해 단백질 차단막을 적용한 전자기기 기반의 바이오센서를 제작, 차단막의 표면 전하를 조절해 혈청*에서 불필요한 신호를 억제하는 방법을 최초로 개발했다고 밝혔다. 이 기술을 활용하면 전자기기 기반의 바이오센서를 통해 혈청에서 전·후처리 없이 즉각적으로 질병 인자를 검출할 수 있다. *혈청(Serum) : 혈액을 채취하게 되면 응고를 일으키고, 이것을 원심하면 암적색의 덩어리인 혈병과 담황색의 투명한 액체인 혈청으로 분리됨. 혈액에서 분리해낸 혈청은 많은 생체정보를 가지고 있어 다양한 질병 진단을 할 수 있는 정보를 얻을 수 있다. 그러나 혈청은 높은 염** 농도와 약 20,000종류의 각각 다른 단백질들이 고농도로 함유되어 있어, 검출 신호의 오류가 빈번하고 측정 민감도가 낮다. 현재 의료기관에서는 전문 인력을 통해 혈청의 전처리(여과, 탈염, 희석) 또는 후처리(세척) 후에 진단기기를 이용하여 분석하고 있는 실정이다. **염 : 산의 음이온과 염기의 양이온이 결합하여 생성된 화합물. 스마트 기기를 활용한 헬스케어에 대한 관심이 높아지면서 혈청을 샘플로 하는 전자 기반의 바이오센서들이 속속 개발되고 있다. 그러나 혈청 내 혼합된 수만 종의 단백질들이 비특이적 신호를 일으켜 진단의 정밀성을 떨어뜨린다. 이런 이유로 전자기기 기반의 바이오센서는 검사 결과가 곧바로 확인되는 현장 진단 또는 자가진단용 기기로 개발하기가 어려웠다. KIST 연구진은 이 같은 문제점을 극복하기 위해 혈액에서 분리한 혈청에서 전·후처리 없이 직접 질병인자를 검출하여 질병을 진단할 수 있는 단백질 차단막을 개발, 전자기기 기반 바이오센서에 적용하였다. KIST 정영도·이관희 박사 연구팀은 차단막을 형성하는 단백질 원료가 본래 가진 정전기적 속성을 활용하여, 차단막의 표면 전하를 중성으로 조절하였다. 이를 통해 질병 진단의 정확성을 떨어뜨리는 정전기적 특성에 의한 혈청 단백질의 비특이적 결합과 전하의 불필요한 축적을 방지하였다. 결과적으로 연구진은 개발한 단백질 차단막이 적용된 바이오센서로 전립선암 질병인자를 혈청에서 직접 검출하는데 성공하였다. 이는 기존의 전·후처리를 포함하는 측정결과와 동일한 검출 능력***이다. ***KIST 연구진이 개발한 바이오센서의 측정 검지범위는 수 펨토그램(fg, 10 그램/밀리리터) ~ 수 백 나노그램(ng, 10 그램/밀리리터). 전·후처리 없는 방식은 백 펨토그램/밀리리터에서 수 나노그램/밀리리터으로 측정됨. KIST 정영도 박사는 “기존의 전자기기 기반의 바이오센서가 혈액에서 혈청을 분리하는 휴대용 기기와의 결합 등을 통해 현장 진단 또는 자가진단 센서로 발전할 것으로 기대한다.”라며, “단백질 차단막을 도입하면 향후, 스스로 정밀한 질병 진단이 가능한 스마트 헬스케어 기기가 개발되는데 활용될 수 있을 것으로 기대한다.”라고 말했다. KIST 이관희 박사는 “이번 연구 성과는 국내 연구진이 개발한 전자공학, 재료공학과 화학 분야의 융합 원천 기술로, 향후 의료기관과의 공동연구를 통해 상용화 기술로의 전환을 기획하고 있다”라고 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 최기영) 지원으로 KIST 주요사업과 한국연구재단 바이오의료기술개발사업으로 수행되었으며, 연구결과는 ‘Biosensors and Bioelectronics’ (IF : 9.518, JCR 분야 상위 0.595%)에 최신호에 게재되었다. *(논문명) Interfacial charge regulation of protein blocking layers in transistor biosensor for direct measurement in serum - (제 1저자) 한국과학기술연구원 생체재료연구단 박성욱 연구원(박사 과정) - (교신저자) 한국과학기술연구원 생체재료연구단 이관희 책임연구원, 한국과학기술연구원 생체재료연구단 정영도 선임연구원 <그림설명> [그림 1] 전자기기 기반의 바이오센서에 도입된 중성 단백질 차단막은 기존 방식의 바이오센서보다 6배 이상 향상된 검출 신호를 보임. [그림 2] 바이오센서에 도입된 중성 단백질 차단막은 바이오센서의 검출 범위를 넓혀서, 더 낮은 농도의 PSMA (전립선암 진단 인자) 검출이 가능하게 함.

- 단백질 막 적용한 바이오센서, 혈청의 처리과정 없이 신속하게 질병 진단 - 향후, 환자 스스로 질병 진단하는 스마트 헬스케어 전자기기 활용 기대 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 생체재료연구단 이관희？정영도 박사팀은 고려대학교 강석호 교수 연구팀과 공동연구를 통해 단백질 차단막을 적용한 전자기기 기반의 바이오센서를 제작, 차단막의 표면 전하를 조절해 혈청*에서 불필요한 신호를 억제하는 방법을 최초로 개발했다고 밝혔다. 이 기술을 활용하면 전자기기 기반의 바이오센서를 통해 혈청에서 전·후처리 없이 즉각적으로 질병 인자를 검출할 수 있다. *혈청(Serum) : 혈액을 채취하게 되면 응고를 일으키고, 이것을 원심하면 암적색의 덩어리인 혈병과 담황색의 투명한 액체인 혈청으로 분리됨. 혈액에서 분리해낸 혈청은 많은 생체정보를 가지고 있어 다양한 질병 진단을 할 수 있는 정보를 얻을 수 있다. 그러나 혈청은 높은 염** 농도와 약 20,000종류의 각각 다른 단백질들이 고농도로 함유되어 있어, 검출 신호의 오류가 빈번하고 측정 민감도가 낮다. 현재 의료기관에서는 전문 인력을 통해 혈청의 전처리(여과, 탈염, 희석) 또는 후처리(세척) 후에 진단기기를 이용하여 분석하고 있는 실정이다. **염 : 산의 음이온과 염기의 양이온이 결합하여 생성된 화합물. 스마트 기기를 활용한 헬스케어에 대한 관심이 높아지면서 혈청을 샘플로 하는 전자 기반의 바이오센서들이 속속 개발되고 있다. 그러나 혈청 내 혼합된 수만 종의 단백질들이 비특이적 신호를 일으켜 진단의 정밀성을 떨어뜨린다. 이런 이유로 전자기기 기반의 바이오센서는 검사 결과가 곧바로 확인되는 현장 진단 또는 자가진단용 기기로 개발하기가 어려웠다. KIST 연구진은 이 같은 문제점을 극복하기 위해 혈액에서 분리한 혈청에서 전·후처리 없이 직접 질병인자를 검출하여 질병을 진단할 수 있는 단백질 차단막을 개발, 전자기기 기반 바이오센서에 적용하였다. KIST 정영도·이관희 박사 연구팀은 차단막을 형성하는 단백질 원료가 본래 가진 정전기적 속성을 활용하여, 차단막의 표면 전하를 중성으로 조절하였다. 이를 통해 질병 진단의 정확성을 떨어뜨리는 정전기적 특성에 의한 혈청 단백질의 비특이적 결합과 전하의 불필요한 축적을 방지하였다. 결과적으로 연구진은 개발한 단백질 차단막이 적용된 바이오센서로 전립선암 질병인자를 혈청에서 직접 검출하는데 성공하였다. 이는 기존의 전·후처리를 포함하는 측정결과와 동일한 검출 능력***이다. ***KIST 연구진이 개발한 바이오센서의 측정 검지범위는 수 펨토그램(fg, 10 그램/밀리리터) ~ 수 백 나노그램(ng, 10 그램/밀리리터). 전·후처리 없는 방식은 백 펨토그램/밀리리터에서 수 나노그램/밀리리터으로 측정됨. KIST 정영도 박사는 “기존의 전자기기 기반의 바이오센서가 혈액에서 혈청을 분리하는 휴대용 기기와의 결합 등을 통해 현장 진단 또는 자가진단 센서로 발전할 것으로 기대한다.”라며, “단백질 차단막을 도입하면 향후, 스스로 정밀한 질병 진단이 가능한 스마트 헬스케어 기기가 개발되는데 활용될 수 있을 것으로 기대한다.”라고 말했다. KIST 이관희 박사는 “이번 연구 성과는 국내 연구진이 개발한 전자공학, 재료공학과 화학 분야의 융합 원천 기술로, 향후 의료기관과의 공동연구를 통해 상용화 기술로의 전환을 기획하고 있다”라고 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 최기영) 지원으로 KIST 주요사업과 한국연구재단 바이오의료기술개발사업으로 수행되었으며, 연구결과는 ‘Biosensors and Bioelectronics’ (IF : 9.518, JCR 분야 상위 0.595%)에 최신호에 게재되었다. *(논문명) Interfacial charge regulation of protein blocking layers in transistor biosensor for direct measurement in serum - (제 1저자) 한국과학기술연구원 생체재료연구단 박성욱 연구원(박사 과정) - (교신저자) 한국과학기술연구원 생체재료연구단 이관희 책임연구원, 한국과학기술연구원 생체재료연구단 정영도 선임연구원 <그림설명> [그림 1] 전자기기 기반의 바이오센서에 도입된 중성 단백질 차단막은 기존 방식의 바이오센서보다 6배 이상 향상된 검출 신호를 보임. [그림 2] 바이오센서에 도입된 중성 단백질 차단막은 바이오센서의 검출 범위를 넓혀서, 더 낮은 농도의 PSMA (전립선암 진단 인자) 검출이 가능하게 함.

- 삼성미래기술육성사업 선정과제로 수행, ‘스커미온 직진운동’ 최초 구현 - 향후 스커미온 기반의 초저전력 스핀 메모리 구현에 기여할 것으로 기대 2009년 처음 발견된 소용돌이 모양의 스핀 구조체인 ‘스커미온(Skyrmion)’*은 특유의 위상학적 안정성과 작은 크기, 효율적인 움직임 등으로 인해 초고밀도, 고속력 차세대 메모리 소자의 기본 단위로 학계에서 매우 큰 주목을 받고 있다. 하지만 스커미온의 위상학적 특징 중 하나인, ‘스커미온 홀 효과(Skyrmion Hall effect)’**로 인해서 스커미온의 운동을 원하는 방향으로 제어할 수 없었고, 따라서 외부에서 인가하는 전류의 방향 그대로 움직이는 ‘스커미온 직진운동’ 구현 물질 및 기술 개발이 요구되어 왔다. 최근 국내 연구진이 위의 ‘스커미온 직진운동’을 가능하게 함으로서, 스커미온 기반의 차세대 초저전력 스핀 메모리 구현에 한발짝 더 다가서게끔 하였다. *스커미온(Skyrmion) : 소용돌이 모양으로 스핀들이 배열되어 형성되는 스핀 구조체 **스커미온 홀 효과(Skyrmion Hall effect) : 전류를 가하였을 때, 스커미온이 전류의 방향에 대하여 대각선으로 움직이는 위상학적 효과 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 스핀융합연구단 우성훈 박사팀은 강자성체와 반강자성체의 중간 형태인 ‘페리자성체(ferrimagnetic)‘***를 사용하여, 기존에 이론으로만 제시되었던 높은 직진성 및 이동효율을 보이는 스커미온의 움직임을 세계 최초로 구현하였다고 밝혔다. ***페리자성체(ferrimagnetic) : GdFeCo(가돌리늄과 철, 코발트 포함 금속합금) 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 유영민)지원의 KIST 기관고유사업과 삼성전자 미래기술육성센터 지원 사업으로 수행되었으며, 국제 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈 (Nature Communications, IF: 12.124)’ 최신호에 온라인 게재되었다. 실제 스커미온을 사용하여 메모리 소자를 구동하기 위해서는, 개개의 스커미온의 위치를 정확히 컨트롤할 수 있어야하며, 이러한 위치조정을 위해서는 외부 전류를 이용하여 스커미온을 원하는 위치로 이동시키는, 즉 전류방향 그대로의 스커미온 직진 운동이 핵심 기술로 요구된다. 따라서 본 연구 결과는 학계에서 매우 큰 관심을 받고 있는 스커미온이 실제 메모리 소자에 적용되기 위한 핵심 기술이며, 향후 스커미온 기반의 초저전력 메모리를 구현하는 데 큰 기여를 할 것으로 예상하고 있다. 우성훈 박사는 “4차 산업혁명과 함께 고성능 고용량 전자소자들이 매우 빠른 속도로 출현함에 따라 초저전력 메모리 소자의 개발은 현재 매우 절실한 이슈로 자리 잡고 있다”고 전하며, “본 연구를 통해 개발한 스커미온 메모리 핵심 기술은, 향후 실제 스커미온 기반의 초저전력 스핀 메모리 소자 구현 및 관련 산업 전반에 크게 기여할 수 있을 것으로 기대한다”고 밝혔다. 본 연구 논문에는 KIST 연수생 송경미 박사과정(숙명여자대학교 물리학과) 학생이 공동 1저자로 참여하였다. * (논문명) Current-driven dynamics and inhibition of the skyrmion Hall effect of ferrimagnetic skyrmions in GdFeCo films - (제1저자, 교신저자) 한국과학기술연구원 우성훈 선임연구원 - (공동 제1저자) 숙명여자대학교 송경미 박사과정 <그림설명> [그림 1] 기존의 강자성체 (Ferromagnet)과 달리, 전류방향 그대로 직진 운동을 하는 페리 스커미온 (Ferromagnetic Skyrmion)의 운동 모식도

- 삼성미래기술육성사업 선정과제로 수행, ‘스커미온 직진운동’ 최초 구현 - 향후 스커미온 기반의 초저전력 스핀 메모리 구현에 기여할 것으로 기대 2009년 처음 발견된 소용돌이 모양의 스핀 구조체인 ‘스커미온(Skyrmion)’*은 특유의 위상학적 안정성과 작은 크기, 효율적인 움직임 등으로 인해 초고밀도, 고속력 차세대 메모리 소자의 기본 단위로 학계에서 매우 큰 주목을 받고 있다. 하지만 스커미온의 위상학적 특징 중 하나인, ‘스커미온 홀 효과(Skyrmion Hall effect)’**로 인해서 스커미온의 운동을 원하는 방향으로 제어할 수 없었고, 따라서 외부에서 인가하는 전류의 방향 그대로 움직이는 ‘스커미온 직진운동’ 구현 물질 및 기술 개발이 요구되어 왔다. 최근 국내 연구진이 위의 ‘스커미온 직진운동’을 가능하게 함으로서, 스커미온 기반의 차세대 초저전력 스핀 메모리 구현에 한발짝 더 다가서게끔 하였다. *스커미온(Skyrmion) : 소용돌이 모양으로 스핀들이 배열되어 형성되는 스핀 구조체 **스커미온 홀 효과(Skyrmion Hall effect) : 전류를 가하였을 때, 스커미온이 전류의 방향에 대하여 대각선으로 움직이는 위상학적 효과 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 스핀융합연구단 우성훈 박사팀은 강자성체와 반강자성체의 중간 형태인 ‘페리자성체(ferrimagnetic)‘***를 사용하여, 기존에 이론으로만 제시되었던 높은 직진성 및 이동효율을 보이는 스커미온의 움직임을 세계 최초로 구현하였다고 밝혔다. ***페리자성체(ferrimagnetic) : GdFeCo(가돌리늄과 철, 코발트 포함 금속합금) 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 유영민)지원의 KIST 기관고유사업과 삼성전자 미래기술육성센터 지원 사업으로 수행되었으며, 국제 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈 (Nature Communications, IF: 12.124)’ 최신호에 온라인 게재되었다. 실제 스커미온을 사용하여 메모리 소자를 구동하기 위해서는, 개개의 스커미온의 위치를 정확히 컨트롤할 수 있어야하며, 이러한 위치조정을 위해서는 외부 전류를 이용하여 스커미온을 원하는 위치로 이동시키는, 즉 전류방향 그대로의 스커미온 직진 운동이 핵심 기술로 요구된다. 따라서 본 연구 결과는 학계에서 매우 큰 관심을 받고 있는 스커미온이 실제 메모리 소자에 적용되기 위한 핵심 기술이며, 향후 스커미온 기반의 초저전력 메모리를 구현하는 데 큰 기여를 할 것으로 예상하고 있다. 우성훈 박사는 “4차 산업혁명과 함께 고성능 고용량 전자소자들이 매우 빠른 속도로 출현함에 따라 초저전력 메모리 소자의 개발은 현재 매우 절실한 이슈로 자리 잡고 있다”고 전하며, “본 연구를 통해 개발한 스커미온 메모리 핵심 기술은, 향후 실제 스커미온 기반의 초저전력 스핀 메모리 소자 구현 및 관련 산업 전반에 크게 기여할 수 있을 것으로 기대한다”고 밝혔다. 본 연구 논문에는 KIST 연수생 송경미 박사과정(숙명여자대학교 물리학과) 학생이 공동 1저자로 참여하였다. * (논문명) Current-driven dynamics and inhibition of the skyrmion Hall effect of ferrimagnetic skyrmions in GdFeCo films - (제1저자, 교신저자) 한국과학기술연구원 우성훈 선임연구원 - (공동 제1저자) 숙명여자대학교 송경미 박사과정 <그림설명> [그림 1] 기존의 강자성체 (Ferromagnet)과 달리, 전류방향 그대로 직진 운동을 하는 페리 스커미온 (Ferromagnetic Skyrmion)의 운동 모식도

- 삼성미래기술육성사업 선정과제로 수행, ‘스커미온 직진운동’ 최초 구현 - 향후 스커미온 기반의 초저전력 스핀 메모리 구현에 기여할 것으로 기대 2009년 처음 발견된 소용돌이 모양의 스핀 구조체인 ‘스커미온(Skyrmion)’*은 특유의 위상학적 안정성과 작은 크기, 효율적인 움직임 등으로 인해 초고밀도, 고속력 차세대 메모리 소자의 기본 단위로 학계에서 매우 큰 주목을 받고 있다. 하지만 스커미온의 위상학적 특징 중 하나인, ‘스커미온 홀 효과(Skyrmion Hall effect)’**로 인해서 스커미온의 운동을 원하는 방향으로 제어할 수 없었고, 따라서 외부에서 인가하는 전류의 방향 그대로 움직이는 ‘스커미온 직진운동’ 구현 물질 및 기술 개발이 요구되어 왔다. 최근 국내 연구진이 위의 ‘스커미온 직진운동’을 가능하게 함으로서, 스커미온 기반의 차세대 초저전력 스핀 메모리 구현에 한발짝 더 다가서게끔 하였다. *스커미온(Skyrmion) : 소용돌이 모양으로 스핀들이 배열되어 형성되는 스핀 구조체 **스커미온 홀 효과(Skyrmion Hall effect) : 전류를 가하였을 때, 스커미온이 전류의 방향에 대하여 대각선으로 움직이는 위상학적 효과 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 스핀융합연구단 우성훈 박사팀은 강자성체와 반강자성체의 중간 형태인 ‘페리자성체(ferrimagnetic)‘***를 사용하여, 기존에 이론으로만 제시되었던 높은 직진성 및 이동효율을 보이는 스커미온의 움직임을 세계 최초로 구현하였다고 밝혔다. ***페리자성체(ferrimagnetic) : GdFeCo(가돌리늄과 철, 코발트 포함 금속합금) 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 유영민)지원의 KIST 기관고유사업과 삼성전자 미래기술육성센터 지원 사업으로 수행되었으며, 국제 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈 (Nature Communications, IF: 12.124)’ 최신호에 온라인 게재되었다. 실제 스커미온을 사용하여 메모리 소자를 구동하기 위해서는, 개개의 스커미온의 위치를 정확히 컨트롤할 수 있어야하며, 이러한 위치조정을 위해서는 외부 전류를 이용하여 스커미온을 원하는 위치로 이동시키는, 즉 전류방향 그대로의 스커미온 직진 운동이 핵심 기술로 요구된다. 따라서 본 연구 결과는 학계에서 매우 큰 관심을 받고 있는 스커미온이 실제 메모리 소자에 적용되기 위한 핵심 기술이며, 향후 스커미온 기반의 초저전력 메모리를 구현하는 데 큰 기여를 할 것으로 예상하고 있다. 우성훈 박사는 “4차 산업혁명과 함께 고성능 고용량 전자소자들이 매우 빠른 속도로 출현함에 따라 초저전력 메모리 소자의 개발은 현재 매우 절실한 이슈로 자리 잡고 있다”고 전하며, “본 연구를 통해 개발한 스커미온 메모리 핵심 기술은, 향후 실제 스커미온 기반의 초저전력 스핀 메모리 소자 구현 및 관련 산업 전반에 크게 기여할 수 있을 것으로 기대한다”고 밝혔다. 본 연구 논문에는 KIST 연수생 송경미 박사과정(숙명여자대학교 물리학과) 학생이 공동 1저자로 참여하였다. * (논문명) Current-driven dynamics and inhibition of the skyrmion Hall effect of ferrimagnetic skyrmions in GdFeCo films - (제1저자, 교신저자) 한국과학기술연구원 우성훈 선임연구원 - (공동 제1저자) 숙명여자대학교 송경미 박사과정 <그림설명> [그림 1] 기존의 강자성체 (Ferromagnet)과 달리, 전류방향 그대로 직진 운동을 하는 페리 스커미온 (Ferromagnetic Skyrmion)의 운동 모식도

- 삼성미래기술육성사업 선정과제로 수행, ‘스커미온 직진운동’ 최초 구현 - 향후 스커미온 기반의 초저전력 스핀 메모리 구현에 기여할 것으로 기대 2009년 처음 발견된 소용돌이 모양의 스핀 구조체인 ‘스커미온(Skyrmion)’*은 특유의 위상학적 안정성과 작은 크기, 효율적인 움직임 등으로 인해 초고밀도, 고속력 차세대 메모리 소자의 기본 단위로 학계에서 매우 큰 주목을 받고 있다. 하지만 스커미온의 위상학적 특징 중 하나인, ‘스커미온 홀 효과(Skyrmion Hall effect)’**로 인해서 스커미온의 운동을 원하는 방향으로 제어할 수 없었고, 따라서 외부에서 인가하는 전류의 방향 그대로 움직이는 ‘스커미온 직진운동’ 구현 물질 및 기술 개발이 요구되어 왔다. 최근 국내 연구진이 위의 ‘스커미온 직진운동’을 가능하게 함으로서, 스커미온 기반의 차세대 초저전력 스핀 메모리 구현에 한발짝 더 다가서게끔 하였다. *스커미온(Skyrmion) : 소용돌이 모양으로 스핀들이 배열되어 형성되는 스핀 구조체 **스커미온 홀 효과(Skyrmion Hall effect) : 전류를 가하였을 때, 스커미온이 전류의 방향에 대하여 대각선으로 움직이는 위상학적 효과 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 스핀융합연구단 우성훈 박사팀은 강자성체와 반강자성체의 중간 형태인 ‘페리자성체(ferrimagnetic)‘***를 사용하여, 기존에 이론으로만 제시되었던 높은 직진성 및 이동효율을 보이는 스커미온의 움직임을 세계 최초로 구현하였다고 밝혔다. ***페리자성체(ferrimagnetic) : GdFeCo(가돌리늄과 철, 코발트 포함 금속합금) 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 유영민)지원의 KIST 기관고유사업과 삼성전자 미래기술육성센터 지원 사업으로 수행되었으며, 국제 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈 (Nature Communications, IF: 12.124)’ 최신호에 온라인 게재되었다. 실제 스커미온을 사용하여 메모리 소자를 구동하기 위해서는, 개개의 스커미온의 위치를 정확히 컨트롤할 수 있어야하며, 이러한 위치조정을 위해서는 외부 전류를 이용하여 스커미온을 원하는 위치로 이동시키는, 즉 전류방향 그대로의 스커미온 직진 운동이 핵심 기술로 요구된다. 따라서 본 연구 결과는 학계에서 매우 큰 관심을 받고 있는 스커미온이 실제 메모리 소자에 적용되기 위한 핵심 기술이며, 향후 스커미온 기반의 초저전력 메모리를 구현하는 데 큰 기여를 할 것으로 예상하고 있다. 우성훈 박사는 “4차 산업혁명과 함께 고성능 고용량 전자소자들이 매우 빠른 속도로 출현함에 따라 초저전력 메모리 소자의 개발은 현재 매우 절실한 이슈로 자리 잡고 있다”고 전하며, “본 연구를 통해 개발한 스커미온 메모리 핵심 기술은, 향후 실제 스커미온 기반의 초저전력 스핀 메모리 소자 구현 및 관련 산업 전반에 크게 기여할 수 있을 것으로 기대한다”고 밝혔다. 본 연구 논문에는 KIST 연수생 송경미 박사과정(숙명여자대학교 물리학과) 학생이 공동 1저자로 참여하였다. * (논문명) Current-driven dynamics and inhibition of the skyrmion Hall effect of ferrimagnetic skyrmions in GdFeCo films - (제1저자, 교신저자) 한국과학기술연구원 우성훈 선임연구원 - (공동 제1저자) 숙명여자대학교 송경미 박사과정 <그림설명> [그림 1] 기존의 강자성체 (Ferromagnet)과 달리, 전류방향 그대로 직진 운동을 하는 페리 스커미온 (Ferromagnetic Skyrmion)의 운동 모식도

- 삼성미래기술육성사업 선정과제로 수행, ‘스커미온 직진운동’ 최초 구현 - 향후 스커미온 기반의 초저전력 스핀 메모리 구현에 기여할 것으로 기대 2009년 처음 발견된 소용돌이 모양의 스핀 구조체인 ‘스커미온(Skyrmion)’*은 특유의 위상학적 안정성과 작은 크기, 효율적인 움직임 등으로 인해 초고밀도, 고속력 차세대 메모리 소자의 기본 단위로 학계에서 매우 큰 주목을 받고 있다. 하지만 스커미온의 위상학적 특징 중 하나인, ‘스커미온 홀 효과(Skyrmion Hall effect)’**로 인해서 스커미온의 운동을 원하는 방향으로 제어할 수 없었고, 따라서 외부에서 인가하는 전류의 방향 그대로 움직이는 ‘스커미온 직진운동’ 구현 물질 및 기술 개발이 요구되어 왔다. 최근 국내 연구진이 위의 ‘스커미온 직진운동’을 가능하게 함으로서, 스커미온 기반의 차세대 초저전력 스핀 메모리 구현에 한발짝 더 다가서게끔 하였다. *스커미온(Skyrmion) : 소용돌이 모양으로 스핀들이 배열되어 형성되는 스핀 구조체 **스커미온 홀 효과(Skyrmion Hall effect) : 전류를 가하였을 때, 스커미온이 전류의 방향에 대하여 대각선으로 움직이는 위상학적 효과 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 스핀융합연구단 우성훈 박사팀은 강자성체와 반강자성체의 중간 형태인 ‘페리자성체(ferrimagnetic)‘***를 사용하여, 기존에 이론으로만 제시되었던 높은 직진성 및 이동효율을 보이는 스커미온의 움직임을 세계 최초로 구현하였다고 밝혔다. ***페리자성체(ferrimagnetic) : GdFeCo(가돌리늄과 철, 코발트 포함 금속합금) 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 유영민)지원의 KIST 기관고유사업과 삼성전자 미래기술육성센터 지원 사업으로 수행되었으며, 국제 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈 (Nature Communications, IF: 12.124)’ 최신호에 온라인 게재되었다. 실제 스커미온을 사용하여 메모리 소자를 구동하기 위해서는, 개개의 스커미온의 위치를 정확히 컨트롤할 수 있어야하며, 이러한 위치조정을 위해서는 외부 전류를 이용하여 스커미온을 원하는 위치로 이동시키는, 즉 전류방향 그대로의 스커미온 직진 운동이 핵심 기술로 요구된다. 따라서 본 연구 결과는 학계에서 매우 큰 관심을 받고 있는 스커미온이 실제 메모리 소자에 적용되기 위한 핵심 기술이며, 향후 스커미온 기반의 초저전력 메모리를 구현하는 데 큰 기여를 할 것으로 예상하고 있다. 우성훈 박사는 “4차 산업혁명과 함께 고성능 고용량 전자소자들이 매우 빠른 속도로 출현함에 따라 초저전력 메모리 소자의 개발은 현재 매우 절실한 이슈로 자리 잡고 있다”고 전하며, “본 연구를 통해 개발한 스커미온 메모리 핵심 기술은, 향후 실제 스커미온 기반의 초저전력 스핀 메모리 소자 구현 및 관련 산업 전반에 크게 기여할 수 있을 것으로 기대한다”고 밝혔다. 본 연구 논문에는 KIST 연수생 송경미 박사과정(숙명여자대학교 물리학과) 학생이 공동 1저자로 참여하였다. * (논문명) Current-driven dynamics and inhibition of the skyrmion Hall effect of ferrimagnetic skyrmions in GdFeCo films - (제1저자, 교신저자) 한국과학기술연구원 우성훈 선임연구원 - (공동 제1저자) 숙명여자대학교 송경미 박사과정 <그림설명> [그림 1] 기존의 강자성체 (Ferromagnet)과 달리, 전류방향 그대로 직진 운동을 하는 페리 스커미온 (Ferromagnetic Skyrmion)의 운동 모식도

- 삼성미래기술육성사업 선정과제로 수행, ‘스커미온 직진운동’ 최초 구현 - 향후 스커미온 기반의 초저전력 스핀 메모리 구현에 기여할 것으로 기대 2009년 처음 발견된 소용돌이 모양의 스핀 구조체인 ‘스커미온(Skyrmion)’*은 특유의 위상학적 안정성과 작은 크기, 효율적인 움직임 등으로 인해 초고밀도, 고속력 차세대 메모리 소자의 기본 단위로 학계에서 매우 큰 주목을 받고 있다. 하지만 스커미온의 위상학적 특징 중 하나인, ‘스커미온 홀 효과(Skyrmion Hall effect)’**로 인해서 스커미온의 운동을 원하는 방향으로 제어할 수 없었고, 따라서 외부에서 인가하는 전류의 방향 그대로 움직이는 ‘스커미온 직진운동’ 구현 물질 및 기술 개발이 요구되어 왔다. 최근 국내 연구진이 위의 ‘스커미온 직진운동’을 가능하게 함으로서, 스커미온 기반의 차세대 초저전력 스핀 메모리 구현에 한발짝 더 다가서게끔 하였다. *스커미온(Skyrmion) : 소용돌이 모양으로 스핀들이 배열되어 형성되는 스핀 구조체 **스커미온 홀 효과(Skyrmion Hall effect) : 전류를 가하였을 때, 스커미온이 전류의 방향에 대하여 대각선으로 움직이는 위상학적 효과 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 스핀융합연구단 우성훈 박사팀은 강자성체와 반강자성체의 중간 형태인 ‘페리자성체(ferrimagnetic)‘***를 사용하여, 기존에 이론으로만 제시되었던 높은 직진성 및 이동효율을 보이는 스커미온의 움직임을 세계 최초로 구현하였다고 밝혔다. ***페리자성체(ferrimagnetic) : GdFeCo(가돌리늄과 철, 코발트 포함 금속합금) 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 유영민)지원의 KIST 기관고유사업과 삼성전자 미래기술육성센터 지원 사업으로 수행되었으며, 국제 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈 (Nature Communications, IF: 12.124)’ 최신호에 온라인 게재되었다. 실제 스커미온을 사용하여 메모리 소자를 구동하기 위해서는, 개개의 스커미온의 위치를 정확히 컨트롤할 수 있어야하며, 이러한 위치조정을 위해서는 외부 전류를 이용하여 스커미온을 원하는 위치로 이동시키는, 즉 전류방향 그대로의 스커미온 직진 운동이 핵심 기술로 요구된다. 따라서 본 연구 결과는 학계에서 매우 큰 관심을 받고 있는 스커미온이 실제 메모리 소자에 적용되기 위한 핵심 기술이며, 향후 스커미온 기반의 초저전력 메모리를 구현하는 데 큰 기여를 할 것으로 예상하고 있다. 우성훈 박사는 “4차 산업혁명과 함께 고성능 고용량 전자소자들이 매우 빠른 속도로 출현함에 따라 초저전력 메모리 소자의 개발은 현재 매우 절실한 이슈로 자리 잡고 있다”고 전하며, “본 연구를 통해 개발한 스커미온 메모리 핵심 기술은, 향후 실제 스커미온 기반의 초저전력 스핀 메모리 소자 구현 및 관련 산업 전반에 크게 기여할 수 있을 것으로 기대한다”고 밝혔다. 본 연구 논문에는 KIST 연수생 송경미 박사과정(숙명여자대학교 물리학과) 학생이 공동 1저자로 참여하였다. * (논문명) Current-driven dynamics and inhibition of the skyrmion Hall effect of ferrimagnetic skyrmions in GdFeCo films - (제1저자, 교신저자) 한국과학기술연구원 우성훈 선임연구원 - (공동 제1저자) 숙명여자대학교 송경미 박사과정 <그림설명> [그림 1] 기존의 강자성체 (Ferromagnet)과 달리, 전류방향 그대로 직진 운동을 하는 페리 스커미온 (Ferromagnetic Skyrmion)의 운동 모식도