[충청뉴스 이성현 기자] 기초과학연구원은 양자나노과학연구단 연구팀이 단일 분자의 전자스핀공명(ESR) 측정에 성공했다고 12일 밝혔다.
전자스핀공명은 병원에서 흔히 접하는 자기공명영상(MRI)과 비슷한 원리로 미지의 분자를 확인하기 위해 쓰이는 기술이다.
연구진은 2019년 주사터널링현미경과 전자스핀공명을 결합해 원자 한 개의 자기장을 관찰하는 기술을 개발했지만, 단일 분자 내부나 단일 분자 간의 상호작용을 이해하는데 한계가 있었다.
이에 연구진은 주사터널링현미경에 주로 쓰이는 단일 철(Fe) 원자의 특성에 착안해 단일 원자 및 분자들의 전자스핀공명과 자기적인 상호작용을 안정적으로 측정했다.
실험 대상인 철프탈로시아닌(FePc)은 철원자가 분자의 중앙에 있는 고리 유기화합물로, 유기물 태양전지, 나노구조물 합성, 화학 촉매물 등으로 폭넓게 사용되는 분자다.
연구진은 은(Ag) 기판의 산화마그네슘(MgO) 절연막 위에 철프탈로시아닌(FePc) 분자, 철(Fe) 원자, 티타늄(Ti) 원자를 증착하고, 전자스핀공명 현상을 이용해 분자와 원자들의 미세한 자기 상호작용을 관찰했다.
수에 장 연구위원은 “원자 규모의 양자 상태를 연구할 때 단일 분자의 성질을 파악하는 것이 매우 중요한데, 이번 연구는 분자들의 자기적인 상호작용을 측정하는 의미 있는 기술”이라며 “분자 기반의 스핀 소자나 양자 소자 개발에 중요한 발판이 될 것”이라고 설명했다.
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