일반 광학현미경 분해능 높이는 나노칩 개발

2012.04.11 00:00
국내 연구진이 일반 광학현미경의 분해능을 수십 나노미터까지 높이는 나노 칩을 개발했다. 연세대 김동현 교수와 김규정 박사는 반도체 식각 기술로 패터닝한 금속 칩을 일반 광학현미경에 접목시키는 방법으로 분해능을 70nm(나노미터, 1nm는 10억분의 1m)까지 높이는 데 성공했다고 10일 밝혔다. 일반적으로 광학현미경은 빛의 회절한계 때문에 물체를 식별할 수 있는 능력인 분해능이 최대 수백 나노미터에 불과하다. 만일 관찰하고자 하는 두 물체간의 간격이 현미경에서 사용하는 광원의 반파장 크기 이하로 작으면 현미경의 광학 렌즈는 두 물체가 서로 다른 것임을 구분할 수 없다. 연구진은 반도체 표면에 패턴을 새겨 넣는 것과 같은 방식으로 금속 칩 표면에 지름이 300nm인 구멍들을 1μm(마이크로미터, 1μm는 100만분의 1m) 간격으로 뚫었다. 이 칩을 슬라이드 글라스 위에 올려놓고 레이저를 비춰줬더니, 나노 구멍 표면에 빛이 작고 강한 전자기파가 뭉치면서 일종의 핫스팟(hot spot)이 생겼다. 핫스팟의 모양은 일정하지만 이 위로 살아 있는 분자 샘플이 지나가면 핫스팟의 모양이 변한다. 연구진은 이때의 영상을 복원해 샘플의 정보를 유추해냈다. 연구진은 ‘나노미터 단위의 국소적 샘플링(NLS)’이라고 이름붙인 이 기술을 통해 70nm 크기의 분해능을 갖는 이미지를 얻는 데 성공하였다. 나노 구멍은 주기적으로 패턴됐기 때문에 핫스팟도 주기적 형태로 얻을 수 있다. 김동현 교수는 “간단한 아이디어로 움직이는 바이오 물질의 영상을 수 십 나노미터까지 분별할 수 있게 됐다”며 “이 영상법으로 암세포와 같은 특정 세포와 세포 내에서 움직이는 기질, 또는 단분자 영상화도 가능할 것으로 기대된다”고 밝혔다. 이번 연구결과는 나노와 마이크로 과학분야의 권위 있는 학술지인 ‘스몰(Small)’지에 표지논문으로 3월 26일자에 게재됐다.

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