[충청뉴스 이성현 기자] 초미세 나노입자의 움직임을 관찰할 수 있는 액상 주머니가 소개됐다.
한국연구재단은 서울대 박정원 교수와 중앙대 성재영·김지현 교수 공동연구팀이 초미세 금 나노입자들의 액체상 움직임을 관찰할 수 있는 그래핀 기반 주머니를 제작했다고 29일 밝혔다.
연구팀은 이를 이용해 금 나노입자들의 열운동과 응집반응을 정확히 관찰하고 정량적으로 설명해냈다.
비교적 잘 알려진 화장품이나 우유와 같은 현탁액에 콜로이드로 존재하는 마이크로입자와 달리 그보다 훨씬 작은 나노입자는 일반 광학현미경은 물론이고 통상적인 전자현미경으로는 관찰하기 어려워 액상에서의 거동에 대해 잘 알려지지 않았다.
액상투과전자현미경을 통해 입자와 입자가 분산된 액체를 투과한 전자를 통해 나노입자의 움직임을 볼 수 있는데, 이때 전자가 쉽게 투과할 수 있도록 아주 얇은 용기 안에 나노입자 용액을 담아야 한다.
기존 실리콘 소재 용기는 액체를 안정적으로 감쌀 수 있지만 전자가 투과하면 그 자체로 강한 전하를 띠면서 시료 속 입자의 움직임에 간섭한다는 것이 문제였다.
연구팀은 탄소 원자 하나 하나가 이어진 원자 하나 두께의 얇은 그래핀을 안정적으로 다루는 기술을 개발해 두 장의 그래핀 사이에 마치 물집과 같이 나노입자 용액을 가둬 초미세 나노입자의 실시간 움직임을 간섭 없이 관찰하는 데 성공했다.
이 그래핀 주머니의 도움으로 통계적 해석이 가능할 정도로 많은 초미세 나노입자들의 운동과 응집반응을 관찰할 수 있었고 그를 토대로 새로운 모델과 이론도 제시할 수 있었다.
특히 나노입자의 확산속도가 입자마다 다르고 하나의 입자에 대해서도 입자 주변환경 변화에 따라 동적으로 요동치는 것을 새로이 알게 됐다. 아울러 나노입자 간 응집반응이 일어나는 과정도 세분화할 수 있었다.
김지현 교수는 “향후 세포 내부처럼 보다 복잡한 환경에서 화학 반응에 참여하는 단일 분자나 효소의 움직임을 관찰하고자 한다”고 말했다.
