[사이언스 21](113)나노세계의 눈과 손, 원자현미경

　광학현미경과 전자현미경의 뒤를 이어 최근 제3세대 현미경으로 불리는 원자현미경이 등장해 주목을 받고 있다. 원자현미경은 배율이 최고 수천만 배에 달해 0.01㎚(1㎚-머리카락 굵기의 약 10만분의 1)크기 까지도 측정해낼 수 있다.

원자현미경은 주사탐침현미경(SPM)과 원자력간현미경(AFM)으로 나뉜다. SPM은 시료와 탐침 양쪽에 전기를 걸어 양자역학적 터널링 현상으로 전류가 흐르는 특성을 이용한 것이고, AFM은 시료와 탐침 원자 간에 작용하는 힘을 이용해 시료의 형상을 측정하는 것이다.

특히, AFM은 물이나 기름 같은 액체 속에서도 동작할 수 있어 생명체의 DNA 구조를 손상시키지 않고도 관찰할 수 있다. 또 생명체가 움직이는 상태를 동영상으로 보거나 단백질이 어떤 모양으로 접혀 있는지, 접히는데 어느 정도의 에너지가 필요한지까지 알 수 있도록 해준다.

원자현미경이 더욱 주목을 받는 이유는 이 장비를 통해 단순히 원자를 보는 것뿐만 아니라 조작까지 할 수 있기 때문이다. 현미경을 이용해 원자를 원하는 위치로 움직이거나 나노크기로 물체를 가공할 수 있는데, 나노크기로 가공된 반도체는 그렇지 않은 반도체보다 훨씬 더 뛰어난 성능을 발휘한다.

또, 최근에는 AFM 탐침에 화학이나 생화학물질 용액 잉크를 묻혀서 글씨를 쓰거나 선을 그리는 일명 ‘나노펜 기술’이 개발돼 주목을 받고 있다. 이것은 종이 대신에 반도체 같은 고체표면에 인쇄를 하는 방법으로, 반도체 기술의 신기원을 이룰 것으로 기대되고 있다.