Ewha Research Power
물리학과 안드레아스 하인리히 교수팀,
전 세계 선도하는 신개념 양자컴퓨터 개발 초읽기
위부터 시계방향으로 안드레아스 하인리히 교수, 홍부이 연구원, 배유정 연구위원, 박수현 연구위원
왼쪽부터 안드레아스 하인리히 교수, 홍부이 연구원, 박수현 연구위원 , 배유정 연구위원
안드레아스 하인리히(Andreas Heinrich) 단장이 이끄는 기초과학연구원(IBS) 양자나노과학연구단 연구팀이 일본, 스페인, 미국 연구팀과의 국제 공동연구를 통해 기존의 양자컴퓨터와 전혀 다른 획기적 설계 방식으로 새로운 형태의 양자컴퓨터 플랫폼을 제시했다.
연구단은 고체 표면 위 단일 원자의 양자적 특성 분야 연구의 선두주자로서, 자체 개발한 최첨단 장비 ‘전자스핀공명 주사터널링현미경(ESR-STM)’을 이용해 단일 원자의 전자스핀을 제어하고 큐비트로 활용할 수 있다는 연구 결과를 지난 5월 발표한 바 있다. 다른 선행연구에서는 탐침과 직접 상호작용하는 원자가 아닌 멀리 떨어진 원자의 스핀 상태를 원격제어하는 방법을 제시했다. 이번 연구에서는 기존 연구를 여러 큐비트 구조에 적용하는 ‘복수 큐비트’ 시스템을 구현하는 데 성공했다. 연구진은 주사터널링현미경의 탐침을 이용해 각 원자의 위치를 정확하게 조작해 여러 원자 스핀들이 상호작용할 수 있는 복수 티타늄 원자 구조를 만들었다. 이 구조에서 센서 역할을 할 티타늄 원자에 탐침을 두고 원격제어 방식을 적용해 멀리 떨어진 여러 큐비트들을 단 하나의 탐침으로 동시에 제어·측정하는 데 성공했다.
이번 연구는 한국이 세계를 선도하는 새로운 플랫폼을 만들어 양자정보과학의 혁신을 견인할 수 있다는 가능성을 보여준 것으로, 향후 본교 연구팀의 주도로 양자정보과학의 새 시대를 열어갈 수 있을 것으로 전망된다.
논문명 | An atomic-scale multi-qubit platform |
저널명 | Science, Vol. 382, No. 6666 |
화공신소재공학전공 이병훈 교수팀,
세계에서 가장 잘 늘어나는 반도체 개발
왼쪽부터 공동저자 유현진 학생, 제1저자 김예진 학생, 이병훈 교수
필름이 있는 PDMS 기판 위에 어닐링(annealing)된 P2 박막을 두 축으로 펴고, 꼬고, 피펫 끝으로 찌르는 사진
이병훈 교수 연구팀이 200% 이상의 높은 신축성을 갖는 세계에서 가장 잘 늘어나는 고분자 반도체를 개발하는 데 성공했다. 신축성 반도체 기술 개발을 위해 전하이동도가 높으면서도 신축성이 뛰어난 고분자 반도체 개발이 활발히 진행돼 왔으나 높은 전하이동도를 위해 소재의 결정도를 높일 경우 신축성이 낮아지는 고질적인 문제로 인해 결정도, 전하이동도, 신축성이 동시에 향상되는 소재를 개발하는 것은 학계의 난제로 여겨져 왔다.
연구팀은 동서대학교와 포항가속기연구소 연구팀과의 공동 연구를 통해 특정 열처리 온도에서 결정구조가 급격히 변하는 불소화된 사이클로펜타디티오펜-벤조트리아졸(cyclopen-tadithiophene-benzotriazole) 기반의 고분자 반도체 개발에 성공함으로써 이러한 난제를 극복했다. 또한 결정구조 변화에 의한 결정도-신축성 동시 향상 원리를 규명함으로써 최고 수준의 신축성과 전하이동도를 갖는 유기 반도체 소재를 개발해냈다.
이번에 개발된 신축성 반도체는 최대 200% 이상으로 늘리거나 수백 회 이상을 반복적으로 늘려도 손상되지 않고 안정적인 물성을 유지하는 것으로 확인됐다. 이는 현재까지 전 세계에서 개발된 신축성 반도체 중 가장 높은 수치로 향후 우수한 물성의 신축성 고분자 반도체 개발을 위한 초석을 다졌다는 평가를 받는다.
논문명 | A Semi-Crystalline Polymer Semiconductor with Thin Film Stretchability Exceeding 200% |
저널명 | Advanced Science |
화공신소재공학전공 조수연 교수팀,
초고속‧고집적 반도체 소자 구현을 위한 인체모사소자 개발
조수연 교수 연구팀이 KAIST 물리학과 양희준 교수 연구팀과의 공동연구로 4차 산업혁명 시대에 요구되는 초고속, 고집적 반도체 소자 구현을 위해 저차원 소재 디자인에 관한 획기적인 총설 논문을 발표했다. 이 논문은 기초과학 분야 최상급 국제학술지인 <Chemical Reviews> 표지 논문으로 선정됐다.
조수연 교수팀의 이번 논문은 인체모사소자와 같이 고집적화되고 높은 반응 속도를 보이는 차세대 반도체 소자 개발을 목표로, 아주 작은 범위에서 저차원 소재의 다양한 구조상과 동작을 제어하기 위한 다양한 연구 결과를 보고하고 그 중요성을 소개하고 있다. 또한 앞으로 많은 후속 연구에서 저차원 소재가 기존의 금속-절연체 전이뿐만 아니라 2차원 재료의 자성 상태, 강한 상관관계에서의 밴드 구조 및 위상 관계의 변화로 인한 상전이를 활용할 수 있음을 보고했다. 특히 전기적, 광학적 및 플라즈마 등의 후처리를 이용한 구조상 제어가 새로운 낮은 차원의 상경계를 형성해 새로운 소재 개발로 이어질 수 있음을 입증했다. 이를 활용한다면 빠른 데이터 처리가 가능해져 5G 서비스를 기반으로 한 대용량 실시간 서비스, 자율주행기술과 같이 실시간으로 높은 반응 속도를 요구하는 기술들의 활용이 더욱 수월해질 것으로 기대된다.
논문명 | Phase-Engineering of 2D Materials |
저널명 | Chemical Reviews |
약학과 이용현 교수팀,
암치료 한계 극복하는 차세대 항암면역치료기술 개발
이용현 교수 연구팀이 기존에 가장 널리 활용되는 항암면역치료제의 한계점을 극복하기 위해 독성이 없고 생적합도가 큰 히알루론산과 빌리루빈 물질로 이루어진 나노소재기반 항암면역치료기술 개발에 성공했다.
최근 인체가 가진 면역세포의 면역기능을 활성화시켜 암세포와 싸우게 함으로써 암 전이와 재발 방지에 효과적인 항암면역치료기술이 화제다. 이 중에서도 항암효능을 갖는 대표적인 면역세포인 세포독성 T-세포의 비활성화를 막아 암을 치료하는 면역관문억제제(ICB)는 가장 혁신적이고 성공적인 치료제로 각광받고 있음에도 불구하고 전체 암환자의 10%, 흑색종암의 경우 30%에서만 면역관문억제제의 치료 효과가 나타나는 것으로 밝혀져 한계점으로 지목되어 왔다. 이 한계점을 극복할 수 있는 방안 중 하나로 종양세포를 죽이는 특수한 형태로 항암 면역반응을 유발하는 ‘면역원성 세포사멸(ICD)’ 방식이 있지만 다양한 부작용이 보고돼 치료제들의 독성을 감소시키는 방법의 개발이 필요한 실정이었다.
연구팀은 활액과 세포외 기질에 풍부하게 존재하는 히알루론산과 황달의 원인물질인 빌리루빈이라는 내인성 물질들로 이루어진 히알루론산-빌리루빈 나노입자를 활용해 면역원성 세포사멸(Immunogenic Cell Death, ICD) 유도와 종양관련 골수세포(Tumor-associated Myeloid cells, TAMCs) 조절이 동시에 가능한 약물을 발굴 및 봉입시킨 차세대 항암면역 치료기술을 개발하는 데 성공했다.
논문명 | Hyaluronic acid - bilirubin nanomedicine-based combination chemoimmunotheraphy |
저널명 | Nature Communications |
생명과학과 노태영 교수팀,
암세포 사멸 유도하는 새로운 개념의 염색질 미세조정 인자 발견
노태영 교수팀이 암세포의 사멸을 유도하는 새로운 개념의 염색질 미세조정 인자를 발견했다. 암 정복을 위해 전 세계가 막대한 투자를 하고 있는 가운데 최근에는 바이오빅데이터의 생산과 생명정보학적 분석 기술의 발전으로 유전자 변이 없이 염색질 수준에서의 구조 변화, 핵산 및 단백질의 화학적 수식 등을 통해 유전자 발현이 조절되는 후성유전학적 발암 기전들이 규명되고 있다.
이러한 후성유전학적 발암 기전 규명을 위한 시도는 세포의 운명에 대한 이해의 폭을 넓혀 줄 수 있어 이에 대한 기대가 크다. 노태영 교수팀은 이번 연구에서 줄기세포와 암세포에서 조직특이적으로 유전자 발현을 조절하는 전사조절인자 네트워크와 염색질 구조 상호작용 변화에 대한 심층 분석을 통해 세포 운명 결정의 열쇠를 밝히고자 했다.
연구팀은 결장 또는 대장의 내벽으로 발달하는 성체줄기세포에 특이적으로 발현하는 FOXD2 전사인자가 장내 세포의 분화 및 항상성 유지에 중요한 역할을 하며, 세포핵 안의 염색질을 미세조정함으로써 대장암 억제에 효과적이라는 분자 기전을 최초로 규명했다. 또한, 각 조직의 성체줄기세포에 특이적이고 질환 관련성이 높은 전사인자에 대한 후성유전학적 조절을 통한 새로운 암 치료제 개발의 패러다임을 제시했다.
논문명 | Forkhead box protein D2 suppresses colorectal cancer by reprogramming enhancer interactions |
저널명 | Nucleic Acids Research |
커뮤니케이션‧미디어학부 윤호영 교수팀,
유튜브를 통한 오정보 확산 메커니즘 밝혀
펜벤다졸 유튜브 동영상 추천 네트워크
윤호영 교수는 세종충남대병원 권정혜 교수팀과 협력연구로 유튜브를 통해 암 환자들에게 오정보가 전파되는 방식을 살펴보고, 오정보 확산 방지 및 정확한 정보 제공 방안을 제시했다.
2019년 유튜브에 개 구충제와 관련된 해외 사례가 소개된 이후, 구충제 펜벤다졸이 암 치료에 효과가 있다는 소문으로 제품이 품절되고 가격이 폭등하는 현상이 나타났다. 당시 의료전문가와 국립암센터 등 관련 기관은 펜벤다졸 복용의 위험성을 알리고 효과가 없다는 점을 강조하고자 하였으나, 환우회를 비롯한 환자들이 이를 믿지 않았다.
연구팀은 유튜브 API를 활용해 2019년 9월부터 1년 사이 게재된 펜벤다졸 동영상을 추출하고, 그중 조회수 5만 회 이상의 동영상 90개를 중심으로 콘텐츠 간의 추천 네트워크 구조를 파악했다. 채널을 분석 단위로 수행하고, 1개 동영상마다 10개의 추천 동영상을 추출하여 어떤 방식으로 추천이 이루어지는지 확인한 결과, ‘복잡 전염(Complex Contagion)’ 현상으로 인해 펜벤다졸의 효용을 믿고 복용할 수밖에 없는 정보 흐름 네트워크가 나타나는 것을 확인할 수 있었다. 해당 연구는 사람이 만든 정보와 알고리즘이라는 기계의 행위가 교차하며 만들어진 오정보의 유통 방식에 대해 밝혔다는 데 의의가 있다.
논문명 | Understanding the Social Mechanism of Cancer Misinformation Spread on YouTube and Lessons Learned |
저널명 | Journal of Medical Internet Research |
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