국내 연구진이 온도 측정과 가열이 가능한 다기능 원자현미경을 개발했다. 이정철 서강대 교수 연구팀은 국소 가열, 온도 측정, 곡률 조정 등을 할 수 있는 원자현미경 캔틸레버 제작 기술을 개발했다고 2일 밝혔다.
원자현미경은 광학현미경으로 측정이 어려운 나노미터 단위 구조 분석을 위해 사용한다. 원자현미경에서 가장 중요한 부품은 탐침을 갖는 캔틸레버라는 작은 막대다. 캔틸레버 끝 탐침의 뾰족한 정도에 따라 원자현미경 성능이 좌우된다.
기존 실리콘으로 제작된 캔틸레버는 공정비용이 많이 들고, 제작이 어렵다는 문제점이 있다. 연구팀은 이를 해결하려고 다양한 기존 하이드로젤 캔틸레버에 나노입자를 첨가시켜 기능성 캔틸레버를 구현했다. 재료가 갖는 고유한 물리적 특성인 물성치와 형상을 조절해 캔틸레버의 부드러운 정도를 폭 넓게 조절할 수 있다. 기존 실리콘으로 측정하기 어렵던 세포 시료 측정이 가능해졌다.
또 탄성을 갖는 실리콘 고무 몰드를 압축해 탐침의 뾰족한 정도를 나타내는 곡률 반경을 20나노미터 이하로 달성했다. 연구팀이 기존에 개발한 동적마스크로 제작한 탐침의 곡률반경(1마이크로미터) 대비 50배 이상 개선된 값이다.
이번에 개발한 원자현미경은 철 나노입자로 유도 가열하면서 양자점으로 온도 측정이 가능하다. 온도조절이 가능한 원자현미경을 이용해 국소적인 약물 전달 조절이나 암세포 파괴 등의 연구가 가능하게 될 것으로 기대된다.
이정철 교수는 “물질전달, 온도 측정, 바이오시료 측정 등 다양한 기능을 가진 원자현미경을 개발한 것으로 보다 정밀한 측정이 가능해졌다”며 “질병연구, 압력·산성도 등 환경 인자 측정 등에 활용될 수 있다”고 설명했다.
연구성과는 나노과학 분야 국제 학술지 네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications) 20일자에 게재됐다.
송혜영기자 hybrid@etnews.com
