뒤틀린 이중층 그래핀 기반 초고감도 바이오센서

트위스트로닉스 발전은 뒤틀린 이중층 그래핀(tBLG)의 각도 의존적 유전 반응 및 반호브 특이점(VHS)에 의한 광 흡수 증대 등 조절 가능한 광전자 특성을 밝혀냈습니다. 그러나 tBLG 기반 센서에서 높은 광 반응성을 얻으려면 일반적으로 강한 조명이 필요하다는 한계가 있었습니다. 본 연구는 tBLG 초격자와 금 나노디스크, 그리고 DNA 나노구조를 통해 CRISPR-Cas12a를 통합한 초고감도 광전자 바이오센서를 제시합니다. 9.4° tBLG의 VHS 흡수 스펙트럼을 60 μW에서 금 나노디스크의 플라즈몬 공명과 일치시켜, 순수 tBLG 대비 7배 향상된 광전류를 달성했습니다. CRISPR-Cas12a 매개 트랜스-절단은 국부 유전 환경을 동적으로 조절하여 외부 증폭 없이 서브 펨토몰(44.63 아토몰) 수준의 핵산 검출을 가능하게 합니다. 폐암 샘플을 이용한 임상 검증에서 정량적 중합효소 연쇄 반응(qPCR)과 높은 일치도를 보이며, 마이크로RNA(miRNA)의 실시간, 무표지 검출 가능성을 입증했습니다. 이 하이브리드 플랫폼은 모아레 공학 기반 광전자 기술과 프로그래밍 가능한 바이오-나노 배열을 결합하여, 초저 검출 한계와 빠른 반응 시간을 가진 정밀 진단을 위한 확장 가능한 솔루션을 제공합니다.