나노기술 및 정책 정보

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● 일본 이화학연구소의 나카노 미키 연구원 연구팀 등이 일련의 데이터 처리 프로그램을 개발하고 X선 자유전자 레이저(XFEL) 시설 SACLA를 이용하여, 용액 중 nm(나노미터) 크기의 입자를 3차원으로 관찰하는 데 성공

● XFEL은 생체 분자의 자연적인 구조를 포착하는 새로운 기술로 주목받고 있지만 생체 분자의 불안정성이나 계측 신호의 약점 등으로 인해 이용에 제약이 있었음

● 연구진은 XFEL를 이용하여 용액 중의 미세 시료를 3차원 관찰하는 것을 목표로 약 50nm(나노미터)의 금 나노입자의 구조 분석을 실시

● 금 나노입자는 생체 내부에 가까운 환경을 재현하는 것을 목표로 독자 개발한 시료 홀더(MLEA)를 사용하여 상온·상압의 용액 중에 유지시킴

● 금 나노입자에 XFEL 빔을 조사하여 얻어진 2차원 패턴으로부터 시료에 빔이 닿았던 패턴을 선별하고, 3차원 강도 분포를 추정한 뒤 시료 이외의 노이즈 제거 등과 같은 데이터 처리를 통해 금 나노 입자의 3차원 구조를 복원하는 데 성공

● 본 연구 성과는 자연 환경에서의 생체분자의 3차원 관찰을 위한 중요한 기초 데이터를 제공하며, 용액 환경 하에서의 촉매 금속 나노입자의 변화 등 MLEA를 이용한 XFEL 단입자 해석에도 응용될 것으로 기대

※ Optica 게재(2022.07.11.), “Three-dimensional structure determination of gold nanotriangles in solution using X-ray free-electron laser single-particle analysis”