[한국정경신문=김지연 기자] 나노 입자의 3차원 구조를 원자 수준에서 포착하는 기술이 개발됐다.

기초과학연구원(IBS)은 나노입자연구단 박정원 연구위원(서울대 화학생물공학부 교수) 연구팀이 호주 모나쉬대, 미국 로렌스버클리국립연구소와 함께 0.02㎚까지 관찰할 수 있는 분석기법을 개발했다. 개별 나노입자의 3차원 구조를 원자수준에서 포착하는데 성공한 것.

과학기술정보통신부와 IBS는 이번 성과가 세계 최고 권위의 학술지 사이언스 3일자 표지논문으로 게재됐다. 디스플레이, 연료전지, 신약 개발 등 다양한 과학 기술 분야에서 파급 효과가 있을 것으로 전망된다.

이번 연구에서 IBS 공동연구진은 나노입자의 구조 및 변화를 관찰할 수 있는 액상 투과전자현미경(TEM)을 이용해 가장 작은 원소인 수소보다 6분의 1 작은 수준의 정확도로 나노입자를 관찰했다.

하지만 지금까지는 나노입자의 전체적 형상만 관찰할 뿐 원자 배열을 입체적으로 관찰할 수 있는 방법이 없었다.

박정원 교수 연구팀은 나노 입자가 액체 상태에서 자발적으로 회전하는 현상에 주목해 회전하는 나노 입자를 연속으로 촬영할 수 있는 특수 용기인 '액체 셀(Liquid Cell)'과 3차원 데이터 구성을 위한 빅데이터 알고리듬(algorithm)을 자체 개발했다.

이를 이용해 액체 셀에 나노 입자를 담아 투과전자현미경으로 초당 400장의 이미지를 촬영해 얻은 서로 다른 2차원 평면 이미지를 빅데이터 알고리듬을 이용해 3차원 데이터로 재구성하는데 성공했다.

연구팀은 용액 상에서 합성된 백금(Pt) 나노입자의 3차원 원자배열을 관찰하고 동일한 조건에서 만들어진 나노입자라도 원자 수준에서는 배열 등 구조가 제각각이란 사실을 확인했다.

이번 연구로 나노소재의 물리·화학적 특성을 결정하는 표면 구조를 직접 관찰하고 표면 구조에 영향을 미치는 요인을 분석할 수 있게 됐다. 촉매의 성능 개선, 디스플레이의 색 순도 향상 등 다양한 응용 분야에 활용될 수 있다.

한국정경신문 김지연 기자 koreacuturein@gmail.com 김지연 기자의 기사 더보기

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