전자적으로 프로그래밍이 가능한 인공 섬모를 가진 디바이스가 개발되었다.

생체 안에서는 조직 표면에 늘어선 다수의 섬모가 규칙적으로 운동함으로써 물질이 운반된다. 이 메커니즘을 인공적으로 재현하기 위한 많은 시도가 있었지만, 큰 전력이 필요하거나 액체 안에서는 움직이지 않아 실현할 수 없었다.

미국 코넬 대학교 대학원생 왕웨이(Wei Wang)의 연구팀은 전기 화학적인 방법으로 구동되는 인공 섬모를 개발했다. 격자 모양으로 인공 섬모를 배치한 장치를 제작해 액체의 흐름을 자유로 제어하는 데 도전했다.

이 인공 섬모는 지름 10nm(나노미터: 나노는 10억 분의 1), 길이 50pm(마이크로미터: 마이크로는 100만분의 1)로, 백금과 타이타늄(티탄)의 이중층으로 이루어져 있다. 섬모에 양의 전압을 걸면 백금증이 팽창하고, 음의 전압을 걸면 원래대로 되돌아간다. 이것을 반복함으로써 생체 안의 섬모와 비슷한 운동을 재현할 수 있었다.

연구팀은 이들 인공 섬모를 전자 회로의 표면에 정사각형 격자 모양으로 배치하고 각각의 변을 독립적으로 움직이는 실험을 했다. 그 결과 장치 안을 흐르는 액체가 회전하거나 퍼지는 임의적인 패턴의 흐름을 만들어 내는 데 성공했다.

이 장치는 전자 회로 기술을 사용해 값싸게 만들 수 있으며, 빛으로 원격 제어할 수도 있다. 연구팀은 이번 연구 결과를 미소한 펌프나 액체 속을 움직이는 마이크로로봇에 응용할 수 있을 것이라고 말했다.

출처: 뉴턴 2022-09, Nature, 2022년 5월 25일