원자 1개까지 들여다보는 MRI

2019.08.08 09:00
기초과학원(IBS) 양자나노과학연구단은 자체 개발한 자기공명영상(MRI) 기술을 이용해 원자 1개의 스핀 자기장을 촬영하는 데 성공했다. 사진은 티타늄 원자들을 촬영한 MRI 이미지. IBS 제공
기초과학원(IBS) 양자나노과학연구단은 자체 개발한 자기공명영상(MRI) 기술을 이용해 원자 1개의 스핀 자기장을 촬영하는 데 성공했다. 사진은 티타늄 원자들을 촬영한 MRI 이미지. IBS 제공

국내 연구진이 원자 한 개까지 촬영할 수 있는 자기공명영상(MRI) 기술을 개발했다. MRI는 고주파 자기장을 이용해 수소 원자핵을 공명시킨 뒤 그 신호를 영상화하는 기술로 주로 병원에서 진단 검사에 사용한다. 


기초과학연구원(IBS) 양자나노과학연구단은 주사터널링현미경(STM)에 스핀을 띤 원자들을 붙여 시료 원자와 상호작용을 일으키는 방식으로, 원자의 자기장을 원자 한 개 수준의 해상도로 촬영하는 데 세계 최초로 성공했다. 연구 결과는 국제학술지 ‘네이처 물리학’ 7월 1일자에 실렸다.


MRI는 원자의 스핀 자기장을 읽을 수 있어 광학적인 방법으로 파악하기 어려웠던 단백질 구조 등을 확인하는 데 쓸 수 있다. 하지만 현재 기술로는 해상도가 nm(나노미터·1nm는 10억분의 1m) 수준에 그쳐 이보다 작은 개별 원자를 또렷이 관찰할 수 없다는 한계가 있었다. 


연구를 이끈 안드레아스 하인리히 양자나노과학연구단장은 “해상도를 기존 대비 100배 이상 끌어올렸다”며 “앞으로 단백질 등 복잡한 구조의 분자에서 원자 하나하나의 스핀 상태를 시각화할 계획”이라고 말했다. doi:10.1038/s41567-019-0573-x

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