전체기사 최신뉴스 GAM
KYD 디데이
산업 ICT

속보

더보기

나노구조 미세정보까지 알아내는 현미경 개발

기사입력 : 2020년05월25일 10:59

최종수정 : 2020년05월25일 10:59

근접장 주사광학현미경 해상력 향상...나노세계 보는 시야 확장

[서울=뉴스핌] 김지완 기자 = 국내 연구진이 나노 구조 미세정보까지 알아내는 현미경을 개발했다.

기초과학연구원(IBS) 분자 분광학 및 동력학 연구단 최원식 부연구단장(고려대 물리학과 교수) 연구팀은 김명기 고려대 KU-KIST융합대학원 교수팀과 함께 기존 근접장 주사광학현미경의 해상력을 향상시키고, 지금껏 관찰이 어려웠던 나노 구조 미세정보까지 파악할 수 있는 이미징 기술을 개발했다고 25일 밝혔다.

[서울=뉴스핌] 김지완 기자 = 김명기 고려대 KU-KIST융합대학원 부교수. [사진=IBS] 2020.05.25 swiss2pac@newspim.com

육안으로는 하나로 보였던 별을 망원경으로 관찰하면 여러 개의 별이 뭉친 성단의 모습이 드러난다. 우리 눈보다 해상력이 우수한 망원경이 눈에 보이지 않던 숨은 정보를 알려주기 때문이다.

멀리 떨어진 물체 관찰에 망원경이 쓰인다면, 미시세계는 현미경으로 관찰한다. 특히, 근접장 주사광학현미경(NSOM․Near-field Scanning Optical Microscopy)은 나노 세계에서 벌어지는 현상까지 관찰할 수 있는 도구다.

근접장은 공간을 따라 멀리 전파하지 못하고 시료 표면에 국소화된 빛을 말한다. 근접장 주사광학현미경은 작은 구멍이 뚫린 탐침을 시료 표면 20nm 정도의 근거리까지 접근시킨 뒤 시료를 훑는다. 탐침과 표면의 상호작용을 통해 시료의 높이정보를 파악하는 동시에 작은 구멍을 통과한 광신호를 이미징한다.

근접장 주사광학현미경은 나노 세계를 관찰하는 유용한 도구지만, 한계가 있다. 탐침에 뚫린 구멍의 크기보다 작은 것은 구분할 수 없다는 점이다. 구멍 크기를 작게 만들수록 해상력은 높아지지만, 이 경우 광신호의 세기도 함께 작아져 측정 자체가 어렵다. 이 때문에 기존 근접장 주사광학현미경으로는 구멍 크기(약 150nm) 보다 작은 미세 구조를 관찰할 수 없었다.

연구진은 근접장 주사광학현미경의 해상력을 높이는 데 성공해 이러한 한계를 극복했다.

연구진은 근접장 주사광학현미경에 다양한 각도에서 빛을 쪼일 때 발생하는 근접장 이미지들을 이용하여 숨겨진 반대칭모드를 찾아냈다. 100개에 달하는 각도에서 빛을 입사시키며 근접장을 기록했고, 계산과 이미지 프로세싱을 통해 숨겨진 반대칭모드를 시각화했다.

기존 현미경은 이중 슬릿을 하나의 점으로 이미징하지만, 개발된 현미경은 이중 슬릿을 구분할 수 있음을 확인했다. 탐침 구멍의 3분의 1밖에 되지 않는 작은 정보를 구분할 수 있을 정도로 해상력을 개선한 것이다.

일반적으로 수 나노미터 수준의 미세 관찰에는 전자현미경이 도구로 사용된다. 진공 상태에서만 시료를 미세 관찰할 수 있는 전자현미경과 달리 근접장 주사광학현미경은 일반 대기상태에서 시료를 관찰할 수 있다. 이번에 연구진이 개발한 기술을 통해 기존 전자현미경과 상호보완적으로 나노 세계를 관찰하는 시야를 넓혀갈 수 있을 것으로 기대된다.

공동 교신저자인 김명기 교수는 "마치 연립방정식의 해를 찾는 것과 비슷한 계산"이라며 "기존 기술은 신호 세기가 가장 센 모드만을 시각화했지만, 개발된 현미경은 존재하지만 숨어있는 여러 개의 모드를 모두 찾아내기 때문에 더 미세한 정보 획득이 가능하다"고 설명했다.

최원식 부연구단장은 "초소형 반도체, 나노포토닉스 등의 발전과 함께 나노미터 수준의 해상력을 갖는 이미징 기술의 중요성이 점점 커지고 있다"며 "더 복잡하고 미세한 나노 구조까지 파악할 수 있도록 기술을 개선해나갈 계획"이라고 말했다.

연구결과는 국제학술지 네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications, IF 11.878) 지난 22일자 온라인 판에 게재됐다.

 

swiss2pac@newspim.com

[뉴스핌 베스트 기사]

사진
온열질환 사망자 전년 대비 2배 증가 [서울=뉴스핌] 조민교 기자 = 찜통더위가 이어지면서 올여름 온열질환자 수가 작년 대비 급증했다. 온열질환 추정 사망자는 최근 2명이 추가돼 현재까지 7명으로 집계됐다. 7일 질병관리청의 온열질환 응급실감시체계 신고 현황에 따르면 지난 6일 59명이 온열질환으로 응급실에 내원했다. 이중 2명은 온열질환으로 인해 사망했다. 질병청이 지난 5월 15일부터 전국 의료기관 517곳 응급실을 대상으로 온열질환 감시체계를 가동한 이래 전날까지 누적 온열질환자는 모두 875명이다. [서울=뉴스핌] 김학선 기자 = 서울 전역에 올해 첫 폭염주의보가 발효된 30일 오후 서울 성동구 마장역 인근에서 시민들이 무더위에 힘겨워하고 있다. 2025.06.30 yooksa@newspim.com 지난해 같은 기간(5월 20일~7월 6일)과 비교하면 온열질환자는 469명에서 859명으로 83.2% 증가했다. 올해 온열질환 추정 사망자는 모두 7명으로, 작년 같은 기간(3명)과 비교해 2배 이상 늘어났다. 현재까지 발생한 온열질환자의 76.5%는 남성이었으며 여성은 23.5%였다. 연령별로는 60대가 19.5%로 가장 많았으며 이어 50대, 40대, 30대, 80세 이상, 70대, 20대 순이었다. 65세 이상 고령층이 전체 온열질환자의 33.3%를 차지했다. 직업별로는 단순 노무 종사자(21.0%), 무직(12.0%), 농림어업 숙련 종사자(10.4%)가 많았다. 발생 시간을 보면 오후 4~5시(12.2%), 오후 3~4시(11.5%), 오후 1~2시(9.5%), 오전 10~11시 (9.0%) 등으로 나타났다. 실외 발생이 81.4%였으며 작업장 25.6%, 논밭 16.6%, 길가 14.1% 등이었다. 온열질환은 열로 인해 발생하는 급성질환으로 통상 두통, 어지러움, 근육경련, 피로감 등의 증상을 동반한다. 제때 조치하지 않으면 의식 저하가 나타나면서 자칫 생명이 위태로울 수도 있다. 흔히 일사병으로 불리는 열탈진과 열사병이 대표적이다. 평소 온열질환을 예방하려면 한낮에는 가급적 외출과 야외활동을 삼가고, 갈증을 느끼지 않더라도 물을 자주 마시면서 체내 수분을 적절히 공급해 주는 게 좋다. mkyo@newspim.com 2025-07-07 20:26
사진
삼성전자, 2Q 영업익 56% 뒷걸음 [서울=뉴스핌] 서영욱 기자 = 삼성전자가 전년 동기 대비 절반 이상 하락한 2분기 잠정 영업 실적을 내놨다. 삼성전자가 8일 올해 2분기 잠정 실적을 공시하고 매출 74조원, 영업이익은 4조6000억원을 달성했다고 밝혔다. 전 분기 보다 매출은 6.5%, 영업이익은 31% 줄었다. 작년 동기 대비 매출은 비슷했지만, 영업이익은 56% 가까이 내려앉았다. 서울 서초구 삼성전자 서초사옥 전경 [사진=뉴스핌DB] 이번 잠정치는 한국채택 국제회계기준(IFRS)에 따라 추정한 수치다. 결산을 마치기 전 투자자들의 편의를 위해 먼저 공개한 것이다. 삼성전자는 2009년 7월 국내 기업 처음으로 분기 실적 예상치를 내놨다. 2010년 IFRS를 먼저 적용해 글로벌 기준에 맞춘 정보 제공을 이어가며 투자자들이 보다 정확히 실적을 가늠하고 기업 가치를 판단할 수 있도록 하고 있다. 삼성전자는 이번에도 주주와 소통을 꾀한다. 실적발표 콘퍼런스콜에서 사전에 받은 질문을 중심으로 관심 높은 사안에 답할 계획이다. syu@newspim.com 2025-07-08 07:52
안다쇼핑
Top으로 이동