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마치 면봉들이 빽빽하게 꽂혀 있는 것 같은 이 사진은 백금 나노입자를 원자 수준으로 촬영한 거예요. 공 하나가 원자 하나지요. 지난 3일 기초과학연구원(IBS) 나노입자연구단 박정원 연구위원이 이끄는 연구팀은 물질을 원자 수준에서 3차원으로 촬영할 수 있는 기술을 개발했다고 발표했어요. 물질의 원자 구조를 0.02nm까지 관찰할 수 있는 분석기법이지요. 

물질은 원자 구조에 따라 그 성질이 바뀌어요. 예를 들어 디스플레이는 구성하고 있는 나노물질의 원자가 어떻게 배열돼 있느냐에 따라 나타내는 색의 선명도가 바뀌어요. 따라서 원하는 성질의 소재를 만들기 위해서 물질의 원자 구조를 파악하는 것이 중요해요. 

연구진은 그래핀*을 이용해 액체 시료의 증발을 막을 수 있도록 완전히 밀봉하는 특수용기, ‘액체 셀’을 만들었어요. 이 셀에 백금 나노입자가 녹아 있는 액체 시료를 담고, 액상 투과전자현미경으로 나노입자를 촬영했어요. 그리고 촬영한 이미지 수천 장을 재구성해 백금 나노입자의 원자 구조를 3차원으로 관찰할 수 있었어요. 또 같은 조건에서 만든 백금 나노입자도 원자의 구조가 다 다르다는 사실을 확인할 수 있었답니다.

박정원 연구위원은 “물질의 성질을 예측하고, 합성하는 것이 미래 소재 개발에 매우 중요하다”며 “이번 촬영 기술이 앞으로 촉매나 디스플레이, 신약 개발 등 신소재 개발에 큰 도움이 될 것”이라고 말했습니다.  

* 용어정리

그래핀 : 탄소 원자가 벌집 모양의 육각형 그물처럼 배열된 물질.