초록 ▼

□연구개요
본 연구에서는 컴퓨터 모델의 시뮬레이션을 활용하여 다양한 나노 환경에서 DNA 분자의 구조와 배열, 그리고 이들이 보여주는 액정 상전이를 제어할 수 있는 방법들을 연구하였다. 이를 위해 나노포스트 배열체라는 나노구조체 내에서 공간적 제약이 미치는 물리적 영향을 통해 나타나는 DNA 분자 배향과 액정 상전이 변화를 연구하였으며, 또한 양전하를 띤 나노입자와의 결합을 활용하여 DNA 구조 조절 연구를 수행하였다. 특히 DNA와 양전하 나노입자의 결합을 연구하는 과정에서 비평형 상태 구현을 통해 나노입자를 DNA 위에서

□연구개요
본 연구에서는 컴퓨터 모델의 시뮬레이션을 활용하여 다양한 나노 환경에서 DNA 분자의 구조와 배열, 그리고 이들이 보여주는 액정 상전이를 제어할 수 있는 방법들을 연구하였다. 이를 위해 나노포스트 배열체라는 나노구조체 내에서 공간적 제약이 미치는 물리적 영향을 통해 나타나는 DNA 분자 배향과 액정 상전이 변화를 연구하였으며, 또한 양전하를 띤 나노입자와의 결합을 활용하여 DNA 구조 조절 연구를 수행하였다. 특히 DNA와 양전하 나노입자의 결합을 연구하는 과정에서 비평형 상태 구현을 통해 나노입자를 DNA 위에서 일정 방향으로 이동시킬 수 있는 브라운 모터의 원리를 착안하고 컴퓨터 모델 시뮬레이션을 통해 이를 증명하였다. 본 연구에서는 이러한 결과들을 바탕으로 DNA라는 매우 흔히 접할 수 있는 고분자 물질을 다양한 나노 환경에서 제어할 수 있음을 보여주고 이에 대한 물리화학적 배경원리를 제시하였다.

□연구 목표대비 연구결과
▪본 연구 초기에는 DNA 분자를 제어하는 방법으로써 나노구조체의 활용에 초점을 맞추어 연구를 진행하였다. 연구과제 기간 동안, 나노포스트 배열체의 규모에 따라 공간적으로 DNA 분자의 배향을 조절하고 액정 상전이를 제어할 수 있다는 것을 입증하였으며 이에 대한 논문을 1편 발표하였다. 이런 결과를 실용적 응용 연구에 활용하고자 현재 자극민감성 고분자가 표면에 덮힌 나노구조체 표면과 DNA의 상호작용을 연구하고 있으며, 이를 통해 자극민감성 나노구조체 내부에서 DNA의 분자 배향을 조절하는 연구로 확장해 나갈 수 있을 것으로 기대한다.
▪연구 진행 과정에서 나노 환경에서 DNA 분자를 조절하는 다양한 접근 방법으로 연구 주제들을 확장하게 되었으며, 특히 양전하를 띠는 나노입자와의 결합에 따른 구조 및 동역학 변화에 대한 연구를 진행하였다. 이런 과정에서 실험 그룹과의 공동연구를 통해 나노입자들의 자기 조립 현상에 대한 논문을 1편 발표하였으며, DNA 위에서 양전하 나노입자의 운동을 제어하는 비평형 브라운 모터를 개발하여 이에 대한 논문을 1편 발표하였다. 특히 DNA를 활용하는 브라운 모터에 관한 연구 결과는 한국연구재단을 통해 언론에 홍보되었으며, 본 연구책임자가 부총리 겸 교육부장관으로부터 학술연구지원사업 유공자 표창을 수상하는데 큰 기여를 하였다.

□연구개발결과의 중요성
▪ 나노구조체 내의 한정된 공간에서 DNA-나노구조체 및 DNA-DNA의 상호작용을 바탕으로 분자들의 공간적 재배열과 액정 상전이를 예측하고 해석하는 새로운 통계역학적 모델 시스템을 제시하고 이에 대한 물리화학적 원리를 규명하였다. 또한 나노구조체의 규모를 조절하여 제한 공간 내의 DNA 분자의 배향과 액정 상전이를 조절할 수 있는 새로운 나노과학기술 접근 방법을 제시하였다.
▪ 비평형 상태에서 초미세 나노입자가 DNA 위를 일정한 방향으로 움직이는 브라운 모터를 제안하고 컴퓨터 모델 시뮬레이션으로 증명함으로써 초미세 나노스케일 공간에서 분자를 원하는 위치에 정확하게 옮길 수 있는 혁신적인 분자 동역학 제어 방법을 제시하였다. DNA 기반의 브라운 모터를 실험적으로 구현할 수 있다면 초미세 분자의 위치 및 동역학을 정확하게 조절하는 것이 가능할 것으로 기대되며, 이는 다가올 미래 나노과학기술의 발전에 있어 큰 패러다임 변화를 가져올 것으로 기대된다.

(출처 : 요 약 문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1연구결과 요약문 ... 2목차 ... 31. 연구개발과제의 개요 ... 42. 연구수행내용 및 연구결과 ... 4 2-1. 나노포스트 배열체 내 DNA 분자 배향과 액정 상전이 변화 연구 ... 4 2-2. 양전하를 띤 나노입자와 DNA의 결합을 통한 DNA 구조 조절 연구 ... 6 2-3. 주기적인 비평형 상태 구현을 통해 DNA 위에서 일정방향으로 나노입자를 이동시키는 브라운 모터 연구 ... 73. 연구개발결과의 중요성 ... 84. 참고문헌 ... 95. 연구성과 ... 10끝페이지 ... 14