나노 입자 구조 난제 푼 서울대 박정원 교수, '3차원 구조' 분석법 개발
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나노 입자 구조 난제 푼 서울대 박정원 교수, '3차원 구조' 분석법 개발
  • 선연수 기자
  • 승인 2020.04.03 16:34
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[테크월드=선연수 기자] 기초과학연구원(IBS) 나노 입자 연구단 박정원 연구위원(서울대학교 화학생물공학부 교수) 연구팀이 나노 학계에서 난제로 여겨졌던 나노 입자의 표면구조와 변화 요인을 규명해냈다.

 

백금 나노 입자의 3차원 구조를 증명해낸 사진

이번 연구는 삼성미래기술육성사업의 지원을 받아왔으며, 호주 모나쉬대학교, 미국 로렌스버클리국립연구소와 공동으로 진행됐다.

지금까지는 나노 입자의 크기, 전체적 형상 등 2차원 정보만 관찰할 수 있었고, 원자 배열과 같은 3차원 정보는 확인할 수 없었다. 박정원 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.

개발한 액체 셀에 나노 입자를 담아 투과전자현미경으로 초당 400장의 이미지를 촬영해 서로 다른 2차원 평면 이미지 얻고, 빅데이터 알고리듬을 이용해 이미지를 3차원 데이터로 재구성하는데 성공한 것이다. 이를 통해 나노 입자의 3차원 구조를 0.02nm의 정확도로 분석할 수 있는 기법을 개발해냈으며, 백금(Pt)를 이용해 3차원 원자 배열을 확인했다.

 

박정원 IBS 연구위원 연구팀

나노 구조를 보다 자세히 안다면, 디스플레이 색 순도를 높이거나 연료전지의 촉매 성능을 개선하고 단백질 구조 분석을 통해 신약을 개발하는 등 다양한 분야에서 획기적인 개발을 할 수 있게 된다.

박정원 교수는 "이번 연구에서 제시한 방법을 활용해 수많은 종류의 나노 입자 구조를 원자 수준에서 분석할 수 있다. 나노 입자의 3차원 구조 분석 기술은 나노 입자뿐 아니라 단백질과 같은 생체 분자에도 적용할 수 있어 새로운 융합 연구에도 활용이 기대된다"고 전했다. 이번 논문은 오늘 3일 학술지 ‘사이언스(Science)’의 표지 논문으로 선정됐다.

 


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