Bacteriorhodopsin/Flavin Complex LB Films-Based Artificial Photoreceptor for Color Recognition

Bacteriorhodopsin과 flavin 복합 LB막을 이용한 색채인식기능의 인공감광소자

An artificial photoreceptor composed of bacteriorhodopsin(bR)/flavin complex Langmuir-Blodgett(LB) films was developed by mimicking the human visual system. bR and flavin molecules were deposited onto solid substrate by LB technique, and the deposition of two molecules was proved by UV/VIS absorption spectroscopy and atomic force microscopy(AFM). Based on AFM images and photocurrent generation from the LB films, the optimal conditions for device fabrication were determined. With a series of light illuminations, the generated photocurrent could be detected, and the response characteristics of two molecules could be clearly distinguished from each other. According to the obtained signal shapes, three distinctive regions could be found in the obtained action spectrum. Using a correlation between the photocurrent generation and the wavelength of the input light, it was possible to organize the basic rules to interpret the wavelength of the input light. It is concluded that the proposed artificial photoreceptor would e applicable to the bioelectronic device for color recognition.

인간시각계의 색채인식기능을 모방하여, 가시광선영역의 빛에 의해 전기신호를 발생시키는 생체분자인 bR과 flavin을 LB막으로 제작하고, 이를 이용하여 개발된 인공감광소자의 색채인식기능을 검증하였다. bR과 flavin은 LB막 상태에서 고유의 특성을 유지할 수 있었으며, 가시광선 영역의 입력광에 대해 안정한 전기신호를 발생시켰다. AFM image와 광전류의 크기를 바탕으로 bR과 flavin LB막의 제작을 위한 최적 조건을 얻을 수 있었다. bR과 flavin을 차례로 적층하여 bR/flavin 복합 LB박막을 제작하였고, 이를 이용하여 감광소자를 제작하였다. 광전류 data를 바탕으로 얻어진 action spectrum을 분석함으로써, 가시광선 영역에서 얻어지는 신호의 형태가 입력되는 빛의 파장 대(색)에 따라 다름을 알 수 있었고, 입력되는 빛의 파장과 측정된 광전류의 크기와의 상관관계를 도출할 수 있었다. 입력되는 빛의 색채(파장)에 따라 나타나는 광전류의 형태 및 크기를 비교하고 제시된 관계식을 이용함으로써, 제안한 소자가 R, G, B 뿐만 아니라 가시광선 영역의 7가지 기본 색에 대해 색채식별능력이 있음을 검증할 수 있었다.