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뮌헨 공과대학(Technische UniversitAt MUnchen), ICREA, ICN2(Catalan Institute of Nanoscience and Nanotechnology)의 연구진은 용액-게이트형 전계 효과 트랜지스터(solution-gated field-effect transistor) 어레이가 효과적인 신경 인터페이스로 활용될 수 있다는 것을 증명했다. 백금과 백금 이리듐 전극 어레이로 뇌 활동 수준을 감지할 수 있다는 것이 이미 입증되었지만, 신호 대 잡음비(signal-to-noise ratio)는 장치가 작을수록 감소했다. 결국, 적절한 신호 대 잡음비를 유지하면서 장치를 수축시켜야 하는 도전 과제가 남게 되었다. 뇌와 전자 장치 간의 안정적인 통신 인터페이스를 구축하는 것은 신경 보철 분야에서 매우 중요하다. 그러나 전기 활동을 판독하기 위한 현재의 마이크로 전극 기술은 큰 단점을 가지고 있다. 즉, 고밀도 집적을 할 수 없다는 단점을 가지고 있다. 용액-게이트형 전계 효과 트랜지스터의 경우에, 적절한 트랜지스터 재료를 적용할 수 있다면 이런 문제점들을 극복할 수 있다. 그래핀은 생체 적합성, 화학적 안정성, 유연성, 낮은 고유 전기적 잡음, 높은 전하 캐리어 이동도를 가지고 있기 때문에 매우 매력적인 재료이다. 이번 연구진은 쥐의 생체 활동과 자발적인 완서파(slow wave)를 기록하기 위해서 유연한 그래핀 용액-게이트형 전계 효과 트랜지스터를 사용했다. 이번 연구진은 간질 유사 약물을 투여한 쥐를 이용해서 뇌 활동을 매핑할 수 있는지를 조사했다. 더 큰 백금 마이크로전극을 가진 그래핀 검출기에 비해서 이번 연구진이 개발한 그래핀 트랜지스터는 더 작은 장치로 경쟁적인 신호 대 잡음비를 가졌다. 그래핀 용액 게이트형 전계 효과 트랜지스터의 유연한 어레이는 뛰어난 신호 대 잡음비를 가지면서 뇌의 전기 활동을 매핑할 수 있었다. 이것은 생체 내에 삽입된 임플란트의 신호를 기록할 수 있는 기반을 마련했다. 두뇌 활동을 판독할 수 있는 능력은 신체 부위가 손실된 환자를 위한 로봇 인공 보철의 통제에서부터 언어 및 의사소통의 보조까지 다양한 분야에 매우 유용하게 적용될 수 있다. 이 연구결과는 저널 2D Materials에 ldquo;Mapping brain activity with flexible graphene micro-transistors rdquo; 라는 제목으로 게재되었다. |
