나노 입자의 3차원 구조 분석 기술 개발

서울대 박정원교수 연구팀 / 새로운 융합연구 활용 기대

삼성미래기술육성사업이 지원한 기초과학연구원(IBS) 나노 입자 연구단 박정원 연구위원(서울대 화학생물공학부 교수·사진 윗줄 오른쪽) 연구팀이 세계 최초로 나노 입자의 3차원 구조를 0.02nm(나노미터)의 정확도로 분석하는 데 성공했다.

1nm는 10억분의 1를 뜻하는 단위다. 연구 결과는 성과를 인정받아 세계적인 학술지 ‘사이언스’ 3일 자 표지 논문으로 선정됐다.

또한 이 연구는 2018년 11월 삼성미래육성사업의 과제로 선정돼 연구 지원을 받고 있다. 삼성미래기술육성사업은 국가 미래 과학기술 연구 지원을 위해 2013년부터 10년간 1조5000억원을 지원할 예정이다. 지금까지 561개 과제에 7189억원의 연구비가 집행됐다.

특히 이 기술은 디스플레이, 연료전지, 신약 개발 등 다양한 과학기술 분야에서 파급 효과가 있을 것으로 기대된다. 나노 입자는 수십∼수백개의 원자로 이루어진 1nm 이하의 물질로, 차세대 디스플레이·연료전지 촉매·MRI(자기공명영상) 조영제 등 다양한 산업 분야에서 널리 사용되고 있다. 하지만 지금까지는 나노 입자의 크기나 전체적 형상 등 2차원 정보만 관찰 가능할 뿐, 원자 배열 등 3차원 정보 확인은 불가능했다.

박 교수 연구팀은 나노 입자가 액체 상태에서 자발적으로 회전하는 현상에 주목해 회전하는 나노 입자를 연속으로 촬영할 수 있는 특수 용기인 ‘액체 셀(Liquid Cell)’과 3차원 데이터 구성을 위한 빅데이터 알고리듬을 자체 개발했다. 또 이를 이용해 액체 셀에 나노 입자를 담아 투과전자현미경으로 초당 400장의 이미지를 촬영해 얻은 서로 다른 2차원 평면 이미지를 빅데이터 알고리듬을 이용해 3차원 데이터로 재구성했다.

박 교수는 “나노 입자의 3차원 구조 분석 기술은 나노 입자뿐 아니라 단백질과 같은 생체 분자에도 적용이 가능해 새로운 융합 연구에도 활용이 기대된다”고 말했다.

나기천 기자 [e-mail]