구조가 복잡한 장기인 뇌의 경우 발달 과정이나 뇌 질환 발병기전을 분석하는 것이 더욱 어렵다. 뇌의 복잡한 특성을 이해하기 위해 동물 모델을 이용하고 있지만, 동물과 사람의 몸이 100% 일치하지 않은 만큼 한계가 따를 수밖에 없다.

세포 배양은 생물학 연구에서 가장 기본이 되는 기술로, 질병의 진단, 치료 등 다양한 목적으로 활용된다. 특히 줄기세포는 배양을 진행하는 동안 줄기세포가 본래 의도한 모양으로 잘 유지되고 있는지, 특정 세포로 분화되고 있는지를 확인하는 것이 중요하다.

준안정상(Metastable phase)은 에너지가 안정상(Stable phase) 보다 높지만, 안정상으로 변화하기 위해 필요한 에너지의 양이 매우 커서 준안정한 상태로 존재하는 물질이다. 예를 들어 안정상인 흑연과 준안정상인 다이아몬드는 같은 탄소원자로 이뤄져 있다는 점에서는 같지만, 검은색에 투박한 흑연과 투명하게 빛나는 다이아몬드의 형태뿐만 아니라 전혀 다른 물성을 가지고 있다.

최근 진동이나 열과 같이 우리 주변에서 버려지는 에너지들을 수확해 이용하는 ‘에너지 하베스팅(Energy harvesting)’ 기술이 주목받고 있다. 에너지 하베스팅 기술은 배터리나 전원선 연결 없이 주변 에너지로 자가 발전하는 소자를 가능하게 해준다.

태양의 빛에너지를 전기로 변환시켜 주는 태양전지는 태양광 발전의 성능을 결정하는 핵심 부품이다. 금속과 같은 물질이 빛에 쪼이면 전자를 내놓는 ‘광전효과(Photoelectric effect)’를 활용하며, 이를 위해 전기적 성질이 서로 다른 반도체를 결합시킨다.

인하대학교 물리학과 권민정 교수가 한국 대표로 참여하고 있는 ALICE 국제공동연구팀이 강한 상호작용을 설명하는 이론의 근본적인 특성인 ‘데드콘(Dead cone)’ 효과를 세계 최초로 직접 관측하는 성과를 거두었다.

심뇌혈관질환은 뇌졸중, 심근경색, 협심증처럼 심장혈관 또는 뇌혈관계에서 발생하는 질환들을 통칭한다. 최근 통계청이 발표한 ‘2021년 사망원인통계’에 따르면 한국인의 심뇌혈관질환 사망률은 지난 10년간 7% 증가해 인구 10만 명당 121.5명을 기록했다. 한국인 5명 중 1명은 심장병이나 뇌졸중으로 숨졌다는 의미다.

최근 탄소중립을 위한 에너지 사용의 고효율성이 주목받고 있다. 이에 높은 전력효율을 가지는 디스플레이 소자 연구가 활발하게 이루어지고 있는데, 그중에서도 유기전계발광소자는 뛰어난 장치 성능과 특성을 기반으로 잠재력을 인정받고 있다. 무한대의 명암비와 풍부한 색 재현율, 높은 전력효율 특성을 기반으로 스마트폰, 차량용 디스플레이, 텔레비전 등 점차 넓은 분야에서 사용되고 있으며 증강현실용 디스플레이 등에서도 인정받고 있다.

스마트폰에 탑재된 첨단 센서 가운데 하나인 홀센서는 자기장에 의해 전류방향에 수직으로 생기는 전위차를 이용한 센서다. 주로 정밀하게 자기장의 크기를 측정해 방향을 알려주거나 정해진 경로로 로봇을 이동할 때 사용된다. 이러한 홀센서를 양자정보에 활용할 수 있는 위상홀효과(인접한 스핀들 간 꼬인 정도에 비례해 나타나는 홀효과)가 자성체 양자나노구조에서 최초로 발견되었다.

국가 간 기술패권 경쟁의 가속화로 반도체와 인공지능 같은 초격차 전략기술 육성을 위한 R&D의 중요성이 그 어느 때보다 강조되고 있다. 이에 정부는 지난 8월 ‘제1차 연구산업 진흥 기본계획’을 발표, 국가 R&D 생산성 향상을 위한 연구산업 육성 로드맵을 내놓았다.