나노입자 자성을 미리 예측, 맞춤형 나노물질 연구 개발에 소요되는 시간을 획기적으로 단축할 수 있는 측정공식이 국내 연구진에 의해 정립됐다.
연세대학교 화학과 천진우 교수 연구팀은 크기, 형상 및 조성에 따라 달라지는 나노물질의 자기율(magnetic susceptibility)과 항자기력(coercive force)을 예측할 수 있는 나노 측량 법칙(nano-scaling law)의 공식을 제시했다. 이번 연구 성과는 세계적 화학 분야 권위지인 어카운트 오브 케미컬 리서치(Accounts of Chemical Research)지 2월호에 게재됐으며 국내 및 해외 특허 출원 중에 있다.
천 교수 연구진은 5년간 다양한 나노물질의 자성 데이터를 분석해 이를 토대로 특정 공식을 만들었다. 이 공식을 이용하면 연구진은 빠른 시간에 최소한의 노력으로 최적화된 특성을 갖는 자성 나노물질의 제조할 수 있다. 저장 매체, MRI 및 암치료 등에 효율적인 나노입자를 개발하고자 할 때 원하는 기능 및 용도 등을 나노 측량 법칙에 대입하면 간단한 계산을 통해 최적화된 나노입자를 예측하고 알맞은 크기, 형태, 조성 등을 선택할 수 있다.
빠른 시간 안에 최소한의 노력으로 특성이 극대화된 나노입자의 제조가 가능하다. 나노 측량 법칙에 의해 MRI 조영효과가 우수한 나노물질이 제조되면 기존 최고 성능의 나노입자에 비해서 MRI 조영 성능을 100% 이상 추가로 향상 시킬 수 있어 미래 암 진단 기술을 획기적으로 발전시킬 수 있다.
천 교수는 이 기술을 이용하면 “차세대 MRI 암 진단제, 고열치료제, 약품 분리 기술 및 저장기록 매체에 필요한 나노입자의 설계와 개발에 결정적으로 기여할 것”으로 내다봤다. 또 “자성이 우수하게 설계된 나노입자에 자장을 걸어 주면 상용화된 나노입자에 비해 5배 가량 증가된 열이 발생돼 암세포를 순식간에 사멸시킬 수 있어 효과적인 암 치료가 가능해진다”고 설명했다.
권상희기자@전자신문, shkwon@
<용어설명>
-자기율(자화율):어떤 물질에 외부 자기장을 걸어주었을 때 자화되는 정도. 자화율이 클수록 강한 자석을 뜻하며 MRI 등에 우수한 성능을 발휘한다.
-항자기력(보자력):외부 자기장에 의해 자화된 물질에 역방향의 자기장을 걸어주어 자화율을 0으로 만드는 자기장의 세기를 보자력이라고 하며, 보자력이 클수록 하드디스크 등과 같은 저장매체에 우수한 성능을 발휘한다.