UNIST, 대상에 따라 관찰 방법 바꾸는 나노 광학현미경 개발

적응광학 기술을 탐침증강 나노현미경에 접목…"생체분자 연구에 활용"

울산과학기술원(UNIST)은 대상에 따라 관찰 방법을 자유자재로 바꿀 수 있는 나노 광학 현미경을 개발했다고 17일 밝혔다.

UNIST에 따르면 물리학과 박경덕 교수 연구팀은 적응광학 기술을 탐침증강 나노 현미경에 접목해 새로운 광학 분석 기술을 개발했다.

탐침증강 나노 현미경은 뾰족한 금 탐침으로 시료를 훑어 형태 정보를 알아내는 동시에 탐침 끝에 모인 빛(근접장)을 시료에 쏴 여러 광학적 특성도 분석할 수 있는 자체 개발 장비다.

이는 시료마다 빛과 반응하는 특성이 다르기 때문이다.

그러나 기존 탐침증강 나노 현미경은 탐침에서 시료로 전달하는 빛의 편광이 수직 방향으로만 고정돼 편광 제어가 불가능한 고질적인 문제가 있어, 분자의 정렬 방향(배향)을 골라 관찰하기 어려웠다.

같은 분자라도 눕거나 서 있는 방향에 따라 화학 성질이 달라지기 때문에 이를 구분해 낼 수 있어야 한다고 연구팀은 설명했다.

연구팀은 컴퓨터 알고리즘을 적용해 맞춤형 레이저빔을 만드는 적응광학 방식을 접목해 문제를 해결했다.

적응광학은 빛의 파면을 조절해 산란 등에 의한 파면 왜곡을 상쇄하는 기술이다.

연구팀은 탐침에 쏘는 레이저빔의 파면이 고정된 기존과 달리 탐침 모양에 맞춰 파면을 조절해 15㎚(나노미터·10억분의 1ｍ) 크기의 분해능으로 편광 방향을 자유롭게 조절했다.

또 정렬 방향이 다른 단일 분자를 구분해 측정함으로써 기술을 검증했다.

박경덕 교수는 "독립적으로 연구되던 적응광학과 근접장광학을 최초로 접목한 이번 연구로 근접장광학 분야에 적응광학을 도입하는 시도가 활발해질 것"이라며 "이번에 개발한 장비를 코로나 바이러스나 단백질 같은 생체 분자 연구에 활용하고 싶다"고 말했다.

연구 결과는 국제 학술지 '네이처 커뮤니케이션스'(Nature Communications)에 8일 자로 출판됐다.

적응형 탐침증강 나노 현미경에 관한 원천 기술은 국내와 유럽 특허로 출원됐다.

연구는 한국연구재단과 UNIST 등의 지원을 받아 이뤄졌다.

/연합뉴스