나노입자 수준서 발열도 측정···'2in1' 현미경 기술 개발

[이데일리 강민구 기자] 국내 연구진이 나노입자에 빛을 쪼일 때 발생하는 발열특성을 나노입자 수준에서 정밀하게 측정할 수 있는 현미경 기술을 개발했다. 앞으로 암과 같은 질병을 조기 진단하거나 정확하게 치료하기 위한 기능성 나노입자 개발에 활용할 수 있는 기술이다.

한국기초과학지원연구원은 장기수 연구장비개발부 박사 연구팀이 나노입자를 기판위에 분산시켜 나노입자를 검출하고, 검출된 나노입자의 빛 흡수 스펙트럼과 발열을 측정해 나노입자의 특성을 분석할 수 있는 광학현미경 시스템을 개발했다고 12일 밝혔다.

한국기초과학지원연구원 연구원들의 단체 사진.(왼쪽부터) 장기수 책임연구원, 김동욱 선임연구원, 김정대 박사후연구원.(사진=한국기초과학지원연구원)

나노입자는 입자의 크기, 모양, 조성, 주변물질에 따라 광열특성이 급격히 변한다. 나노입자의 광열특성을 이해하고, 활용분야에 최적화된 새로운 기능의 나노입자를 개발하려면 나노입자의 특성을 측정하고 분석할 수 있는 현미경을 개발해야 했다.

연구팀이 개발한 현미경 시스템은 나노입자에서 산란되는 빛만을 볼 수 있는 암시야 산란현미경과 시료에 빛을 쬐어 나노입자의 의해 흡수된 빛의 발열을 볼 수 있는 광열반사 현미경을 결합한 형태의 현미경이다.

암시야 산란 현미경 기능으로는 기판위에 분산된 단일 나노입자들의 위치를 파악하고, 광열반사 현미경 기능으로는 위치가 파악된 나노입자의 빛 흡수 스펙트럼을 측정할 수 있다. 광열반사 현미경으로는 파장가변 펌프광과 프로브광을 시료에 500μm 직경 이상으로 넓게 조사하고, 150μm 이상 직경의 넓은 현미경 시야 내에 있는 약 1만개 이상 단일 나노입자의 흡수 스펙트럼이나 발열 특성을 한 번에 얻을 수 있다.

연구원들은 현재 개발된 현미경 기술을 활용해 기능성 나노입자 분석연구를 하고 있으며, 앞으로 소프트웨어 개발도 이뤄내 나노입자 연구용 분석장비로 상용화할 계획이다. 연구결과는 광학분야 국제 학술지인 ‘나노포토닉스(Nanophotonics)’ 10월호에도 게재됐다.

장기수 박사는 “이번에 개발한 현미경 시스템은 기존 광학현미경 플랫폼과 호환되도록 확장성에 주안점을 뒀다”며 “광학 지식이 부족한 나노입자 개발분야 연구자들도 쉽게 사용할 수 있다”고 말했다.