Ученые из Южной Кореи создали портативный биосенсор, эффективный фотоэлектрод для производства водорода и технологию защиты солнечных панелей от перегрева

■ 포스텍은 노준석 기계·화공·전자전기공학과·융합대학원 교수팀이 고려대, 포스텍 공동 연구진과 함께 비싼 분광기 없이 카메라 영상만으로 생체분자를 정밀하게 찾아내는 초소형 바이오센서를 개발했다고 26일 밝혔다. 연구 결과는 6월 23일(현지시간) 국제학술지 '네이처 커뮤니케이션즈'에 게재됐다. 기존 광학 바이오센서는 단백질이나 디옥시리보핵산(DNA)가 센서 표면에 붙을 때 생기는 빛의 작은 변화를 읽어내지만, 이를 정확히 보려면 크고 비싼 분광 장비가 필요했다. 연구팀은 나노 구조가 위치마다 조금씩 달라지는 특수 칩을 만들어, 빛이 어느 위치에서 어두운 선을 만드는지 카메라로 보도록 했다. 생체분자가 칩 표면에 붙으면 어두운 선의 위치가 조금 움직이고, 연구팀은 이 움직임을 사진처럼 찍어 분석했다. 이 센서는 300마이크로미터(μm, 1μm는 100만분의 1m) 크기의 작은 영역에서 0.1나노미터(nm, 1nm는 10억분의 1m) 수준까지 변화를 읽어냈다. 단백질과 DNA 검출 실험에서는 수백 피코몰(pM, 매우 낮은 농도의 단위) 수준의 적은 양도 확인했다. 연구팀은 이 기술이 감염병 진단, 암 표지자 검출, 유전자 분석, 액체 생검 등 현장에서 바로 쓰는 휴대형 진단 장비로 발전할 수 있을 것으로 기대했다. ■ 울산과학기술원(UNIST)은 조한희·최문기·송명훈 신소재공학과 교수 연구팀이 스위스 로잔연방공과대 연구진과 함께 햇빛으로 물에서 수소를 더 잘 만들 수 있는 유기반도체 광전극을 개발했다고 26일 밝혔다. 연구 결과는 7월 16일 국제학술지 '케미컬 엔지니어링 저널'에 온라인 게재됐다. 태양광 수전해는 햇빛을 받은 전극이 물을 수소와 산소로 나누는 기술인데, 이 과정에서 만들어진 전하가 중간에 사라지지 않고 필요한 방향으로 잘 이동해야 효율이 높아진다. 연구팀은 유기반도체를 한꺼번에 섞는 대신 층을 나눠 쌓고, 두 층 사이에 자연스럽게 섞인 부분이 생기도록 설계했다. 이 구조는 수소 생산에 필요한 전하가 서로 다시 만나 사라지는 일을 줄이고, 산소를 만드는 표면까지 더 잘 이동하게 돕는다. 개발한 광전극은 기존보다 전류를 약 22% 더 많이 만들었고, 반응을 시작하는 데 필요한 전압도 0.35V에서 0.15V로 낮췄다. 성능이 떨어지는 속도도 줄어 안정성은 기존보다 약 300% 향상됐다. 연구팀은 이 기술이 별도 전압을 크게 더하지 않고 햇빛만으로 수소를 생산하는 장치 개발에 도움이 될 것으로 기대했다. ■ 광주과학기술원(GIST)은 이광희 신소재공학과 초빙석학교수 연구팀이 유기태양전지가 뜨거운 환경에서 성능을 잃는 원인을 찾아내고 이를 막는 계면 제어 기술을 개발했다고 26일 밝혔다. 연구 결과는 7월 31일 재료과학 분야 국제학술지 '스몰(Small)'에 온라인 게재됐다. 유기태양전지는 가볍고 잘 휘어지는 장점이 있지만, 실제 야외처럼 온도가 높아지면 초기에 효율이 빠르게 떨어지는 문제가 있었다. 연구팀은 전기가 잘 흐르도록 돕는 산화몰리브덴(MoOx)이 85℃에서 제자리에 머물지 못하고 태양전지 안쪽으로 퍼져 들어가는 것이 성능 저하의 주된 원인임을 확인했다. 이를 막기 위해 산화몰리브덴과 빛을 전기로 바꾸는 층 사이에 PBN이라는 작은 분자를 넣어 일종의 보호막 역할을 하게 했다. PBN을 적용한 유기태양전지는 85℃에서 2,000시간 이상 작동한 뒤에도 초기 효율 약 18.1%를 거의 유지했다. 반면 PBN을 넣지 않은 소자는 고온에 노출된 지 2시간 만에 효율이 약 20%, 24시간 뒤에는 약 25% 줄었다. 연구팀은 이 기술이 유기태양전지와 페로브스카이트 태양전지 등 차세대 태양전지의 수명을 늘리는 데 활용될 수 있을 것으로 기대했다. <참고 자료> - doi.org/10.1038/s41467-026-74749-8 - doi.org/10.1016/j.cej.2026.179500 - doi.org/10.1002/smll.74851