국내 연구팀이 세계 최초로 머리카락 굵기보다 수백배 가는 나노미터(㎚)급 렌즈 합성에 성공했다. 이 렌즈는 기존 광학현미경의 한계를 넘어 최고 220㎚의 미세한 간격까지 구분할 수 있는 해상도를 가진다.
포스텍 김광수 교수팀은 유기물질인 칼릭스하이드로퀴논(CHQ) 분자가 자기 조립을 통해 나노미터 크기의 단면 볼록렌즈를 형성한다는 것을 발견했다고 22일 밝혔다.
연구팀은 렌즈 크기가 빛의 파장만큼 작아지면, 기존의 기하광학에서는 불가능한 이론적 극한치(회절 한계)인 빛의 반파장보다 더 작은 크기 식별이 가능한 고해상도를 보여주는 새 물리 현상을 밝혀냈다. 나노렌즈의 이러한 특징은 기존 광학 현미경에서는 구분할 수 없는 미세 패턴이 뚜렷이 확대된 이미지로 얻어지며, 기존의 광학적 한계를 넘는 해상도를 보여준다.
연구팀은 전자파 시물레이션을 거쳐 실험에서 얻은 나노렌즈의 특이한 광학 현상을 입증하고 이론적으로 뒷받침했다.
김 교수는 “나노렌즈의 광학적 특성은 일반 광학 현미경으로 관측하지 못하던 미세 구조 이미지 해석, 미세 구조 분석을 위한 분석신호 강화, 나노소자 개발에 필요한 광학적 패턴 뜨는 기술 향상 등에 활용할 수 있다”며 “차세대 나노광학소자 개발에도 응용될 것”이라고 말했다.
이 연구엔 김 교수 주도하에 박사과정 이주영씨와 홍병희 성균관대 교수가 참여했다. 교육과학기술부와 한국연구재단이 운영하는 ‘글로벌연구실’ 사업 지원으로 수행됐다. 연구 결과는 세계최고 권위의 과학저널 ‘네이처’지에 23일 게재된다.
권건호기자 wingh1@etnews.co.kr
