나노기술 및 정책 정보

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기초과학연구원(IBS)에 따르면 분자 분광학·동력학 연구단 최원식 부연구단장(고려대 물리학과 교수)과 김명기 고려대 KU·KIST 융합대학원 교수 공동 연구팀이 개발한 기술은 기존 근접장 주사광학현미경의 해상력을 3배 높인 것임.

근접장 주사광학현미경은 나노미터(㎚·10억분의 1ｍ) 단위의 미시 세계를 관찰할 수 있는 도구임.

탐침을 시료 표면 20㎚ 앞까지 접근시킨 뒤 시료에서 나온 국소화된 빛(근접장)을 측정해 시료의 높이 정보를 파악하고 탐침의 작은 구멍을 통과한 광신호를 이미징함.

하지만 탐침 구멍(150㎚)보다 작은 것은 구분할 수 없는 한계가 있음.

구멍이 너무 작으면 광신호 세기가 작아져 측정이 어렵기 때문임.

연구팀은 탐침 구멍을 줄이지 않고도 근접장 주사광학현미경의 해상력(물체의 세밀한 부분까지 재현하는 렌즈의 능력)을 높여 이 같은 문제를 해결했음.

우선 유리 표면에 금을 입힌 뒤 50㎚ 간격으로 직사각형 두 개를 그려낸 '이중 슬릿'을 만들었음. 이중 슬릿에 100개가 넘는 다양한 각도에서 빛을 쪼인 뒤 나오는 근접장 이미지를 측정, 반대칭 모드(빛의 위상이 반대로 나오는 것) 정보를 계산하는 데 성공함.

기존 주사광학현미경은 두 개의 직사각형을 하나의 점으로 인식하지만, 연구팀이 개발한 현미경은 둘을 구분할 수 있음. 나노 구조를 관찰할 수 있는 능력이 3배(150㎚ → 50㎚) 좋아진 것임.

기존 현미경과 달리 진공이 아닌 일반 대기 상태에서도 시료를 관찰할 수 있음.

최원식 부연구단장은 "초소형 반도체, 나노포토닉스 등 분야에서 나노미터 수준의 해상력을 갖는 이미징 기술의 중요성이 커지고 있다"며 "더 복잡하고 미세한 나노 구조까지 파악할 수 있는 기술을 개발할 계획"이라고 말함.

본 연구 성과는 ‘Nature Communications’ 지에 게재됨