[신기술 소개] AIST, 다층 그래핀을 이용한 미세 배선 제작 기술 개발 - LSI 배선으로의 응용 기대 -

KIC News, Volume 16, No. 4, 2013

KIC News, Volume 16, No. 4, 2013 49

Figure. 개념도.

출처 : 2013.06.14 JST(http://www.jst.go.jp/pr/announce/20130614-2/index.html) 작성 : 소 대 섭(한국과학기술정보연구원)

AIST, 다층 그래핀을 이용한 미세 배선 제작 기술 개발 - LSI 배선으로의 응용 기대 -

일본 산업기술종합연구소(AIST) 나노일렉트로닉스연구부문의 제휴연구단체인 그린나노일렉트로닉스센 터(GNC) 요코야마 나오키(横山直樹) 제휴연구단체장인 사토 신타로(佐藤信太郎) 특정집중연구 전문위원과 콘도 다이유(近藤大雄) 특정집중연구 전문 위원 등은 2차원 나노 카본 재료인 다층 그래핀을 이용한 저저 항, 고신뢰성 배선을 개발했다.

기존 기술에서는 주로 그라파이트 결정의 박리에 의해 그래핀을 얻었지만 본 기술에서는 코발트 에피택 셜 막을 촉매로 화학기상합성(CVD)법에 의해 다층 그래핀을 기판 위에 합성했다. 이 다층 그래핀은 고품 질 결정 그라파이트로부터 얻은 그래핀과 동일한 구조와 전기적 특성을 가지고 있다. 또 구리보다 높은 전 류 밀도 내성을 갖는다. 또한 이 다층 그래핀의 층간에 이종 분자(염화철)을 인터컬레이션(intercalation)함 으로써 구리와 같은 수준의 저항률(9.1 µωcm)을 얻을 수 있다. 이는 기존 CVD법에 의해 합성된 그래핀에 서 얻어진 값에 비하면 약 10¹ 작다. 향후 저소비 전력화를 위한 대규모 집적 회로(LSI) 미세 배선으로의 응용이 기대된다. 이 기술의 상세 내용은 2013년 6월 13~15일 일본 교토시에서 열리는 국제회의 ‘2013 IEEE International Interconnect Technology Conference(IITC 2013)’에서 발표되었다.

Figure.

http://www.ksiec.or.kr

50

공업화학 전망, 제16권 제4호, 2013

출처 : 2013.06.17 AIST(http://www.aist.go.jp/aist_j/press_release/pr2013/pr20130617/pr20130617.html) 작성 : 허 훈(한국생산기술연구원)

NIMS, 항암 활성을 갖는 ‘나노 파이버 메시’ 제작

- 온열요법과 화학요법을 동시에 실현, 상피성 암 세포의 자연사 유도에 성공 -

일본 물질·재료연구기구(NIMS) 국제나노아키텍토닉스연구거점(MANA) 생체기능 재료유닛의 에바 미 츠히로(荏原充宏) 연구원 등은 암의 온열요법(hyperthermia)과 화학요법(항암제 치료)을 동시에 실현하는 나노 파이버 메시(nano fiber mesh) 조직을 새롭게 개발했다. 이 나노 파이버 메시 조직을 이용, 상피성의 암세포를 효율적으로 자연사(apoptosis)시키는 데 성공했다.

상피성 악성 종양의 하나인 편평상피암은 많은 조직에서 인지되는 암으로, 예를 들면 식도암의 90% 이 상, 자궁경부암의 80% 이상, 폐암의 30% 이상을 편평상피암이 차지하고 있다고 한다. 치료 방법에는 암 의 진행도에 따라 수술, 방사선요법, 화학요법 세 가지가 있는데, 이들 외에 최근 인기를 모으고 있는 것이 온열요법이다. 온열요법은 암세포가 정상 세포보다 열에 약한 점을 이용하여 암세포를 사멸시키는 것이다.

또 온열요법은 화학요법 등과 병용함으로써 항암제의 효과가 향상한다고 알려져 있다. 그러나 실제로 온열 요법과 항암제 투여를 병용하려면 독립된 두 가지 치료법을 따로 실시해야 하는데 지금까지 같은 장소에서 같은 타이밍에 세밀하게 제어하는 것이 어려웠다.

이번 연구에서는 이 문제를 극복하여 상피성 악성 종양에 대해서 온열요법과 화학요법을 동시에 수행하 는 방법을 개발하는 데 성공했다. 개발된 것은 환부에 직접 붙이는 메시 형태의 재료로, 온도 응답성 고분 자, 자성 나노 입자 및 항암제를 조합한 하이브리드 재료이다. 자성 나노 입자를 이용한 자기 온열요법 등 이 개발되어 있긴 하지만 자성 나노 입자 그대로 체내에 투여하기 때문에 환부에서의 조작이 어려웠고 자 성 나노 입자 자체의 안전성이 우려되었다. 본 나노 파이버 메시는 다루기 쉬워 내시경 수술 등에서 사용할 수 있다. 또 파이버 내의 자성 입자가 안정적으로 존재하므로 체내 확산이 억제되어 자성 입자를 직접 투여 하는 방법에 비해 안전성이 높다.

이 나노 파이버 메시는 자기 발열체인 자성 나노 입자를 포함하고 있기 때문에 교류 자장을 이용하여 파 이버를 가열할 수 있다. 그리고 발생한 열에 응답하여 온도 응답성 고분자가 수축함으로써 내부의 항암제 를 외부로 방출시킨다. 인간 멜라노머(melanoma) 세포주를 이용하여 이 파이버의 항암 활성을 조사한 바, 교류 자장에 의해 암세포 자연사의 on-off 제어가 가능한 것으로 규명되었다. 본 개발은 체외로부터의 자 극에 의해서만 환부에서의 가열과 약물 방출을 동시에 on-off를 제어할 수 있기 때문에 병을 치료할 때 시공간 제어(임의의 시점·장소에서 약의 투여 등)가 요구되는 21세기의 차세대 의료 재료의 개발에 있어 큰 진전이라 할 수 있다.

본 연구 성과는 과학 잡지 Advanced Functional Materials 온라인판에 2013년 6월 14일 공개되었다(※

발표논문 참조).

※ 발표논문: Young-Jin Kim, Mitsuhiro Ebara, and Takao Aoyagi, “A Smart Hyperthermia Nanofiber with Switchable Drug Release for Inducing Cancer Apoptosis”, Advanced Functional Materials, June 14, 2013 DOI: 10.1002/adfm.201300746