초록 ▼

Ⅲ. 연구개발의 내용 및 범위
•내 용
➢마이크로 신경소자에서 세포 및 조직을 배양하고, 세포 내외부의 생물질 상호작용을 전기생리학적 혹은 분자생물학으로 분석하여 신경세포 조직의 생
리학적 기작을 규명함.
➢1 단계: 마이크로 신경소자에서의 청각신경세포의 생리학적 분석 연구
- 나노와이어 소자에서의 신경세포 거동을 분석하기 위해 신경세포를 배양하여 전기생리학적으로 신경세포의 신호전달 체계 변화를 연구함.
- 신경세포간의 상호작용을 분석하기 위해 organotypic brain slice를 배양하기 위

Ⅲ. 연구개발의 내용 및 범위
•내 용
➢마이크로 신경소자에서 세포 및 조직을 배양하고, 세포 내외부의 생물질 상호작용을 전기생리학적 혹은 분자생물학으로 분석하여 신경세포 조직의 생
리학적 기작을 규명함.
➢1 단계: 마이크로 신경소자에서의 청각신경세포의 생리학적 분석 연구
- 나노와이어 소자에서의 신경세포 거동을 분석하기 위해 신경세포를 배양하여 전기생리학적으로 신경세포의 신호전달 체계 변화를 연구함.
- 신경세포간의 상호작용을 분석하기 위해 organotypic brain slice를 배양하기 위한 최적조건을 확립하고 전기생리학적으로 분석함.
- 전기생리학적으로 신경세포의 네트워크 분석을 가능하게 하는 고용량패치클램프 어레이 칩을 개발함.
- 세포 신호 전달기전규명을 위한 단일세포 내 생물질 및 세포간 상호작용 분석 요소기술을 개발함.
•범 위
➢실리콘 기반 나노 신경소자 개발에 필요한 신경세포의 신호전달체계에 대한 생물학적 기반지식을 제공하기 위해, 전기생리학적 방법 및 신경세포 내외
에서의 생물질 상호작용 분석방법을 이용하여, 신경소자상에서의 청각 신경세포 혹은 조직의 생리학적 기작을 규명하고 고용량으로 신경 네트워크분석을 가능하게 하는 마이크로 패치클램프칩을 개발하는 것이 본 과제의 목표하에 세부 연구개발 범위는 아래와 같다.
➢Neurodevice 개발용 다양한 배양소재를 이용한 뉴런 배양기술 연구 (배양모델 정립, 신경세포분석, 실리콘 소자 배양방법 정립 및 전기 생리학 연구)
- Si-based 나노와이어 상에서 신경세포 배양 및 전기신호 분석 연구
➢신경세포 배양 및 신호전달기전 연구 (단일세포 수준, 초고감도 분석, 신경세포 상호작용 분석)
- 신호전달에 대한 생리학적 연구를 위한 단일 세포 분자수준 조작 연구
- 신경 세포간 connection 및 communication의 생리학적 연구
➢신호 전달 및 처리에 대한 생리학적 연구청각신경 분석용 패치클램프 어레이 개발 (공정기술 확립, 소자 분석방법 정립, 소자 최적화)
- 세포 패터닝 기술 개발
- 신경전달 분석을 위한 패치 클램프 어레이 칩 개발

Abstract ▼

The results of the study of "Development of Nanobio Neural Network Processor" are briefly summarized.
We studied and reported on the compatibility of various nanowires with hippocampal neurons and the structural study of the neuron–anowire interface. Si, Ge, SiGe, and GaN nanowires are compatible

The results of the study of "Development of Nanobio Neural Network Processor" are briefly summarized.
We studied and reported on the compatibility of various nanowires with hippocampal neurons and the structural study of the neuron–anowire interface. Si, Ge, SiGe, and GaN nanowires are compatible with hippocampal neurons due to their native oxide, but ZnO nanowires are toxic to neuron due to a release of Zn ion. The interfaces of fixed Si nanowire and hippocampal neuron, cross-sectional samples, were prepared by focused ion beam and observed by transmission electron microscopy. The results showed that the processes of neuron were adhered well on the nanowire without cleft.
In this research project, we also present a novel semiconductor nanowire field-effect transistor-based sensing device with an intrinsic amplification mechanism. In this novel device, a nanowire field-effect transistor is integrated with an orthogonal sensing nanowire that amplifies any detected signal. The device operating and intrinsic amplification mechanism has been proposed and experimentally validated. Fabricated exclusively using the top–own processes, the novel device prototypes have demonstrated an appreciable improvement in photodetection against the cofabricated generic nanowire field-effect transistor sensors.

목차 Contents

• 제출문 ... 1
• 요약문 ... 3
• 제 1 장. 연구개발과제의 개요 ... 13
• 제 1 절. 연구개발의 목적 ... 13
• 제 2 절. 연구개발의 필요성 ... 14
• 제 3 절. 연구개발의 범위 ... 16
• 제 2 장. 국내외 기술개발 현황 ... 17
• 제 1 절. 국내외 기술개발 현황 ... 17
• 제 2 절. 본 연구결과가 국내외 기술개발 현황에서 차지하는 위치 ... 18
• 제 3 장. 연구개발수행 내용 및 결과 ... 20
• 제 1 절. 연구 실험방법 및 실험재료 ... 20
• 제 2 절. 1차년도 연구 내용 및 결과 ... 30
• 제 3 절. 2차년도 연구 내용 및 결과 ... 53
• 제 4 절. 3차년도 연구 내용 및 결과 ... 68
• 제 4 장. 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 86
• 제 1 절. 연구 목표 달성도 ... 86
• 제 2 절. 본 연구개발이 관련 분야 기술 발전에 대한 기여도 ... 98
• 제 5 장. 연구개발결과의 활용계획 ... 99
• 제 1 절. 1단계 연구개발을 바탕으로 한 2단계 연구계획내용 ... 99
• 제 2 절. 본 연구개발결과를 이용한 타 연구에의 응용 ... 100
• 제 3 절. 기업화 추진 방향 ... 100
• 제 6 장. 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술 정보 ... 101
• 제 7 장. 참고문헌 ... 102