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아주대∙UNIST, 차세대 반도체 소자 적용 기대 ‘엑시톤’ 상호작용 향상 기술 개발

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아주대∙UNIST, 차세대 반도체 소자 적용 기대 ‘엑시톤’ 상호작용 향상 기술 개발

아주대∙UNIST 연구팀이 이황화텅스텐(WS₂) 나노닷(Nanodot)을 이용해 반도체 내부의 준입자인 ‘엑시톤’ 간의 상호작용을 강화할 수 있는 새로운 방법을 개발했다. 엑시톤의 특성을 잘 활용하면 기존에 없던 새로운 형태의 반도체 소자를 만들 수 있어 최근 활발히 연구가 이루어지고 있다. 이번 연구 결과는 ‘WS₂ 나노점을 이용한 엑시톤 상호작용 증가 연구(Laterally Confined Monolayer WS₂ Nanodot for Enhanced Excitonic Interaction)’라는 제목으로 나노 분야 글로벌 저널 <나노 레터스(Nano Letters)> 10월 온라인판에 게재됐다. 해당 연구는 아주대학교 물리학과와 울산과학기술원(UNIST) 연구진의 공동연구로 수행됐다. 아주대 에너지시스템학과 임승재 연구원과 UNIST 신소재공학과 여정인 연구원이 공동 제1저자로 참여했고, 아주대 물리학과 이재웅 교수와 UNIST 신소재공학과 서준기 교수가 공동 교신저자로 연구를 이끌었다. ‘엑시톤’이란 반도체 내부에서 전자와 정공(hole)이 결합해 형성되는 준입자(quasiparticle)로, 반도체의 전기적·광학적 특성을 결정하는 핵심 요소다. 이러한 준입자들이 나노미터 수준의 좁은 공간에 갇혀 있을 때 나타나는 양자 상태의 변화를 ‘양자 구속효과’라고 한다. 특히 두께가 1nm 이하인 2차원 반도체에서는 엑시톤이 이차원 평면 상에 갇혀 있기 때문에 양자 구속효과로 인한 엑시톤 간 상호작용이 매우 강하게 나타난다. 이에 준입자가 여러 개 결합한 다체 준입자(many-body quasiparticle) 연구가 활발히 진행되고 있다. 슈퍼 컴퓨터 보다 월등히 빠른 양자 컴퓨터나 해킹이 불가능한 양자 암호 통신 등 새로운 양자 기술 개발의 토대를 마련하기 위해서다. 공동 연구팀은 빛이나 전자빔을 사용하는 기존 나노점 합성법과 달리, ‘다공성 박막 기반 합성법’을 개발해 높은 결정성을 가진 이황화텅스텐(WS₂) 이차원 나노점 제작에 성공했다. 새로 개발된 나노점은 두께가 1nm 이하에 크기는 수십 nm로, 기존 이차원 소재가 갖고 있는 수직 방향의 양자 구속효과 뿐만 아니라, 수평 방향의 움직임을 제한해 추가적인 양자 구속효과를 유도함으로써 엑시톤 밀도를 크게 증가시킬 수 있었다. 그 결과 연구팀은 기존 이차원 시료에서는 관측이 매우 어려웠던 엑시톤 2개가 결합된 바이엑시톤 상태를 관측하는 데 성공했다. 또한 이황화텅스텐(WS₂) 나노점 구조에서 발생하는 빛의 밸리 분극(valley polarization) 특성도 향상되어, 밸리트로닉스(valleytronics) 기반 양자정보 소자 개발 가능성을 제시했다. 이재웅 아주대 교수는 “이번 연구는 ‘엑시톤’의 특성을 제어하기 위해 새로운 방향을 제시한 것으로, 양자정보 소자의 설계에 활용될 수 있다”라며 “앞으로 양자광학 연구와 차세대 반도체 소자 개발 등에 기여할 수 있을 것”이라고 말했다. 이번 연구는 교육부의 G-LAMP 사업, 과학기술정보통신부의 기초연구실지원사업, 나노·소재기술개발사업, 양자정보 인적기반 조성 사업의 지원을 받아 수행됐다. 이차원 WS2 나노닷의 모식도 및 엑시톤에 의한 발광 신호를 보여주는 이미지 * 위 사진 - 이재웅 교수팀의 연구 모습
글로벌 아주인 축제- 2025 아주 인터내셔널 데이 개최

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글로벌 아주인 축제- 2025 아주 인터내셔널 데이 개최

‘2025 아주 인터내셔널 데이’가 6일 아주대 가온마당에서 개최됐다. 아주대에 재학 중인 외국인 학생들이 함께 모여 자국의 문화와 음식을 소개하고 교류하는 장으로 마련됐다. 올해로 28회째를 맞은 ‘아주 인터내셔널 데이’는 외국인 학생들이 직접 주도하는 세계음식부스와 ▲줄다리기와 제기차기 등 민속놀이 체험 ▲학생 공연 ▲장기자랑 ▲시상식(장기자랑, 베스트 코스튬 및 부스) 등의 행사로 구성됐다. 중국, 베트남, 일본, 미국, 독일, 프랑스 등 25개국의 학생들이 자국의 부스를 마련해 전통 음식과 문화를 소개했다. 행사장에 마련된 커피 이벤트 "Bring your Tumbler, Get Free Coffee" 등에 아주가족들이 참여, 가을 캠퍼스와 글로벌 문화를 만끽했다. 2025년 2학기 현재 아주대에는 전 세계 72개국에서 온 3000명 상당의 유학생들이 재학하고 있다. 학부 학위과정의 1027명 유학생을 비롯해 석사-박사 과정 및 한국어 연수, 교환학생 등의 과정에서 글로벌 아주인들이 꿈을 키워가고 있다. 한편 아주대의 대표적 글로벌 행사인 올해 ‘아주 인터내셔널 데이’는 <아주 ESG기금>의 지원을 바탕으로 꾸려졌다. 다국적 학생들 간의 교류 활성화와 다양성 증대, 지속가능한 캠퍼스 환경 조성을 목표로 한 친환경 물품 사용과 분리수거 존(zone) 구축 등을 위해서다. 해당 기금은 지속가능한 사회 구현을 위한 환경(E)·사회(S)·거버넌스(G) 분야의 가치를 실천하기 위한 목적으로 조성되었고, 지난 4월 신명이엔씨㈜가 5000만원을 쾌척해 이 기금의 첫 기부자가 됐다. 25개국 외국인 학생들의 부스가 아주대 가온마당에 차려졌다. 모로코 부스의 모습 자국 전통문화를 담은 공연을 준비해 무대에 오른 아주인들 프랑스 부스의 손님 맞이 <아주 ESG기금>의 첫 기부자인 신명이엔씨㈜ 관계자들이 행사에 함께 자리했다. 왼쪽부터 백현우 대표, 강란주 상무, 김홍태 상무
약대 서민덕 교수팀, 자가면역질환 치료용 新후보물질 발굴

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약대 서민덕 교수팀, 자가면역질환 치료용 新후보물질 발굴

아주대학교 약학과 서민덕 교수팀이 인공지능(AI)과 천연물 탐색 기술을 결합해 자가면역질환 치료에 활용 가능한 새로운 후보물질을 발굴했다. 자가면역질환은 우리 몸을 지켜주어야 할 면역세포가 오히려 자신의 몸을 공격하는 질병으로, 증상이 매우 다양하게 나타난다. 서민덕 교수(약학과·대학원 분자과학기술학과) 연구팀은 건선을 비롯한 자가면역질환의 치료에 활용될 수 있는 새로운 RORγt 억제제 후보물질을 발굴했다고 밝혔다. 이번 연구의 내용은 ‘머신러닝·가상 스크리닝·생체 내 검증을 활용한 천연 RORγt 억제제 발굴(Discovery of natural RORγt inhibitor using machine learning, virtual screening, and in vivo validation)’이라는 제목으로 국제 학술지 <저널 오브 어드밴스드 리서치(Journal of Advanced Research)>에 9월 게재됐다. 이번 연구는 아주대 서민덕 교수(약학과·대학원 분자과학기술학과)와 인천대(김병석 교수), 강원대(양희정 교수), 서울대(정연석 교수) 연구팀과의 공동연구로 수행됐다. 인공지능 기반 신약 개발 벤처기업인 바이온사이트(대표 유호진·양희정)도 참여했다. RORγt(Retinoic acid receptor-related orphan receptor gamma t)는 면역세포 Th17의 분화와 IL-17 사이토카인 생성을 조절하는 핵심 전사인자로 건선, 루프스, 제1형 당뇨, 류마티스 관절염 같은 자가면역질환의 주요 발병 인자로 알려져 있다. 때문에 RORγt의 기능을 억제하는 약물은 자가면역질환의 치료를 위해 꼭 필요하며, 이미 다수의 제약사가 관심을 갖고 있는 차세대 면역조절 치료 타깃이기도 하다. 아주대 공동 연구팀은 인공지능(AI) 기반 분자 예측 모델과 가상 스크리닝(virtual screening)을 활용해 약 20만 종의 천연물 라이브러리를 분석했다. 연구팀은 예측된 상위 후보물질 중 화학계통학 분석을 통해 ‘프로토베르베린 알칼로이드(protoberberine alkaloids)’ 계열 화합물을 최종 선정했으며, 코프티신(coptisine)과 베르베린(berberine)이 RORγt에 직접 결합해 Th17 세포의 분화와 염증 유발 기능을 억제한다는 것을 단백질-천연물 결합, 분자 도킹 연구(docking study), 마우스 모델 등을 통해 규명했다. 서민덕 교수는 앞으로도 지속적인 공동 연구를 통해 ▲AI 기반 신규 타깃 발굴 ▲단백질-화합물 구조 규명 및 구조 기반 신약 개발 등의 연구를 수행할 계획이다.