투과증발 기반 전해질 용액의 염 석출을 이용한 나노유체 이온 게이팅

Abstract

이온 채널은 생명체의 핵심적인 생리 기능을 담당하며, 이를 모방한 인공 유체 시스템이 최근 활발히 연구되고 있다. 특히 최근 제시된 인공 이온 게이팅 방식은 기포, 침전물, 입자 혹은 채널 구조의 변형을 이용하는 물리적 제어 방법을 사용하였으나, 표면 분자 증착과 같은 복잡한 화학적 개질, pH가 제어된 특수 전해질 용액, 2차원 재료 기반의 나노 공극 등 정교한 채널 설계 및 복잡한 장치 구성이 요구되는 한계가 있었다. 본 연구에서는 투과증발 기반 염 석출이라는 가역적 메커니즘을 활용하여 이온 수송을 물리적으로 제어할 수 있는 플랫폼을 제시한다. 제어 채널에 건조한 질소 기체와 탈이온수를 번갈아 공급함으로써 나노 채널에서 제어 채널로의 투과증발을 동적으로 제어할 수 있었다. 투과증발이 일어남에 따라 염의 석출이 야기되고, 이로 인해 나노 채널의 전도도를 안정적으로 조절할 수 있었다. 또한 본 장치를 직렬 및 병렬로 구성하여 AND 및 OR 논리 게이트로 확장함으로써, 차세대 이온트로닉스(iontronics) 기술 발전을 위한 기반을 마련하였다.