(영상출처=한국과학기술원)
한국과학기술원(KAIST)은 신소재공학과 이건재 교수팀과 생명과학과 김대수 교수팀이 유연한 수직형 마이크로 LED 기술을 개발하고, 이를 동물의 뇌에 삽입해 빛으로 행동을 제어하는 데 성공했다고 29일 밝혔다.
기존 LED 칩 크기를 대폭 줄인 마이크로 LED는 저전력, 빠른 응답 속도, 뛰어난 유연성 등의 특성을 갖고 있지만, 현재 산업계에서는 200㎛(마이크로미터) 이상의 크기를 갖는 두꺼운 미니 LED 칩을 소형화해 개별 전사하는 방식을 채택하고 있어 대량 생산이 어렵고 생산단가가 높으며 소요 시간이 오래 걸리는 등의 한계를 갖고 있다.
연구팀은 수직 LED용 양산 장비를 자체적으로 설계했는데, 이방성 도전 필름을 활용해 두께 5㎛·크기 80㎛ 이하의 2500여 개 박막 LED를 한 번에 플라스틱 기판으로 전사함과 동시에 서로 연결된 유연한 수직형 마이크로 LED를 구현했다.
이렇게 개발된 수직형 마이크로 LED는 기존 수평형 마이크로 LED와 비교해 3배 이상 향상된 광 효율을 가지며, 박막 LED의 발열로 인한 수명, 낮은 해상도와 신뢰성 문제 등을 해결할 수 있다.
유연한 수직형 마이크로 LED를 활용한 광유전학적 쥐의 행동 제어 실험 개략도.(사진=KAIST 제공)
연구팀은 30㎽/㎟ 이상의 강한 빛을 내는 유연 마이크로 LED를 실험쥐의 뇌에 삽입해 대뇌 표면으로부터 깊은 곳에 위치한 운동 신경세포를 활성화시키는 방식으로 빛을 쏠 때마다 수염이나 앞다리가 움직이는 행동 제어를 이끌어냈다.
이건재 교수는 "이번에 개발된 수직 마이크로 LED 및 전사 패키징 기술은 스마트워치, 모바일 디스플레이, 웨어러블 조명 등에 바로 활용될 수 있을 것"이라며 "인간이 아직 풀지 못한 뇌 과학 및 광 치료, 생체 삽입형 바이오센서 분야에도 기여할 수 있을 것"이라고 말했다.