한국과학기술원(KAIST) 신소재공학과 육종민 교수 연구팀이 그래핀을 이용해 유체(액체) 내 물질의 불자·원자 단위 고해상도 영상을 촬영할 수 있는 전자현미경 기술을 개발했다고 19일 밝혔다.
그동안 관찰하지 못했던 물질의 합성 과정을 밝히고 바이러스 및 단백질들의 상호작용과 같은 생명 현상 규명의 실마리를 제공할 것으로 보여 기초 과학 및 공학 분야에서 다양하게 활용될 수 있을 것으로 기대된다.
전자현미경 기술은 일반 광학현미경보다 약 수천 배 가량 높은 배율에서 물질을 관찰할 수 있다. 이 때문에 반도체 공정 등 품질관리나 코로나 바이러스 같은 생체 분자 구조를 규명하는 데 이용되고 있다.
그동안 진공상태에서 구동하는 전자현미경으로는 쉽게 증발하는 액체 샘플을 관찰하기 힘들어 초저온 전자현미경 방식을 주로 이용했다.
앞서 2012년 그래핀 액상 셀 기술을 세계 최초로 도입한 육 교수 연구팀은 이번에는 자유로운 액체 순환과 교환을 위해 30~100nm 두께의 액상 수로를 구현하고, 그래핀 액상 유동 칩을 제작했다.
연구팀의 액상 유동 칩은 약 4기압에 달하는 압력 차를 견딜 수 있고, 기존보다 20배 빠른 액체 유동 조건에서도 안정적으로 작동한다.
또 그래핀이 기존 막보다 100배 정도 얇아 원자 단위에서 물질을 선명하게 관찰할 수 있으며 박테이라 및 생체 분자를 염색 과정없이 온전히 관찰할 수 있었다.
육 교수는 "새로운 이미징 플랫폼의 개발은 과학 기술 발전의 토대가 되는 것으로, 액체 내 물질들을 분자 및 원자 단위로 관찰하면 자연의 가장 작은 단위에서 시작되는 다양한 현상들을 규명할 수 있으며, 이를 토대로 미지에 싸여있던 생명 현상의 비밀을 밝힐 수 있을 것으로 기대한다ˮ고 밝혔다.
이번 연구 결과는 국제 학술지 ‘어드밴스드 머티리얼스’에 게재됐다.
