이는 초소형 미래 바이오 전자기기 개발을 앞당길 수 있는 핵심기술이다.
현재 최첨단 기술로도 10nm(1나노미터=10억분의 1m) 이하의 실리콘 기반 반도체 제작은 불가능한 것으로 알려져 있지만, DNA의 굵기는 2nm 정도로 가늘기 때문에 보다 저렴하면서도 획기적인 집적도를 가진 반도체를 만들 수 있을 것으로 기대된다.
2nm급 반도체가 개발되면, 우표 크기의 메모리 반도체에 고화질 영화 1만 편을 저장하는 등 현재 상용화중인 20nm급 반도체보다 100배 정도 많은 용량을 담을 수 있게 된다.
고리모양 DNA가 열린 형태에서는 형광신호가 증가하고, 닫힌 상태에서는 형광 신호가 감소하는데, 이로 인해 발생하는 형광신호의 변화를 출력신호로 사용했다.
연구팀은 제한적인 시스템만을 구현하는 기존의 논리게이트의 문제점을 극복해 8가지 모든 논리게이트(AND, OR, XOR, INHIBIT, NAND, NOR, XNOR, IMPlCATION)를 구현하는 데 성공, 반도체 기술로써의 적용 가능성을 높였다.
이와 함께, 각각의 논리게이트의 연결을 통한 다중 논리게이트(Multilevel circuits)와 논리게이트의 재생성을 보여주는 데도 성공했다.
KAIST 박현규 교수는 "하나의 분자 비콘을 모든 게이트 구성을 위한 보편적인 요소로 사용해 저렴하면서도 초고집적 바이오 전자기기의 가능성을 높였다"며 "앞으로 분자 수준의 전자 소자 연구에 큰 변화가 있을 것으로 예상된다"고 말했다.
이번 연구를 주도한 박기수 박사과정 학생(제1저자)은 "DNA는 10개의 염기서열 길이가 3.4nm이고, 굵기가 2nm밖에 되지 않는 매우 작은 물질이기 때문에 이를 이용해 전자 소자를 구현하면 획기적인 집적도 향상을 이룰 수 있다"며 "간단한 시스템 디자인을 통해 정확한 논리게이트를 구현해 내 DNA 반도체를 탑재한 바이오컴퓨터가 곧 현실로 다가올 것"이라고 기대했다.
이번 연구결과는 나노분야의 세계적 학술지인 ''스몰(Small)'' 7월호 표지논문으로 실렸다.