인간 신경세포는 막 안팎에 존재하는 이온을 통한 전기 신호를 전달해 다양한 정보를 주고받는다. 하지만 이 신경 세포가 손상되어 끊어지면 다시 연결하는 건 어려운 일이다. 라이스대학 연구팀은 새로 발견된 재료를 사용해 손상된 신경 세포를 다시 연결하는 실험에 성공했다고 보고했다.
연구팀은 기존 120배 속도로 자기에서 전기로 변환할 수 있는 자기정류형 자기전기 메타 머티리얼을 개발했다. 이 자기정류형 자기 전기 메타 머티리얼은 금속 유리 합금 2개 사이에 티탄산 지르콘산 납이라는 물질을 끼운 구조로 자기를 전기로 변환할 수 있다.
연구팀은 먼지 같은 물질 혹은 체내에 조금 뿌리는 것만으로 뇌나 신경계를 자극할 수 있는 매우 작은 물질을 만드는 건 할 수 없을까 생각했다고 밝혔다. 하지만 이 자기 정류형 자기 전기 메타 머티리얼이 생성하는 전기 신호는 신경세포가 검출하기에는 너무 빠르고 신호 패턴이 너무 균일했다고 한다. 따라서 연구팀은 백금, 하프늄 산화물, 아연 산화물, 자기 정류 자기 전기 메타 재료를 얇게 쌓아 200나노미터 미만 얇은 라미네이트 재료를 만들고 신경세포 전기 활동에 적합한 소재를 개발했다.
이어 연구팀은 말초 신경이 손상된 쥐에게 개발한 적층 재료를 투여하고 신경을 자극해 손상된 신경 기능을 회복하는데 성공했다고 보고했다. 이 보고서는 끊어진 신경을 다시 연결할 수 있는 신경 장비가 실현될 가능성을 보여준다.
연구팀은 이 메타 머티리얼을 사용하면 손상된 신경 틈을 채우고 전기 신호 속도를 회복할 수 있다며 더 중요한 건 이 고급 재료 설계 틀이 전자 제품 센싱과 메모리 같은 다른 용도에도 적용될 수 있다고 밝혔다. 또 자연계에 존재하는 재료에 얽매이지 않고 지금까지 존재하지 않던 재료를 사용해 기기나 시스템을 설계할 수 있게 된 건 흥미로운 일이라며 새로운 재료를 발견하면 잠재적 모든 용도를 예상하는 건 어려운 일이지만 다른 분야에서도 응용을 크게 기대할 수 있을 것이라고 밝혔다. 관련 내용은 이곳에서 확인할 수 있다.