머리카락 굵기의 625분의 1 크기까지 눈으로 관찰할 수 있는 나노 이미징 렌즈가 세계 최초로 개발됐다.

ETRI(한국전자통신연구원·원장 김흥남) 그래핀소자창의연구센터의 최춘기 박사는 광학현미경으로 160nm(나노미터·10억분의 1미터))까지 볼 수 있는 렌즈를 개발했다. 지금까지 광학현미경을 통해 관찰 할 수 있었던 가장 작은 크기는 200nm였다.

우리가 눈으로 확인할 수 있는 영역은 가시광선이다. 그 영역안에서 사물에 반사된 빛의 파장을 눈으로 받아들일때 우리는 사물을 인식할 수 있는 것이다.

특히 빛의 파동보다 두 지점의 위치가 가까운 경우는 구별이 힘들었던 것. 그래서 지금까지 광학현미경으로 관찰할 수 있었던 가장 작은 크기는 200nm에 머물러 있었다.

현재까지 개발된 전자현미경을 사용하면 1~2nm까지 관찰이 가능하다. 하지만 전자현미경은 가시광선 외의 영역을 통해 물체를 관찰해야 하기 때문에 시료에 코팅을 하는 등 변형·파괴의 과정이 필요했고, 재사용이 불가능했다. 살아있는 세포나 장시간 노출이 불가능한 사람 등의 대상에는 사용할 수 없었다. 광학현미경에 대한 연구가 필요한 이유가 여기에 있다.

최 박사는 플라즈몬 폴라리톤(Surface Plasmon Polariton)의 정보전달 특성에서 착안해 금속 코팅을 활용했다. 백금으로 코팅된 카본나노튜브 숲으로 만든 나노렌즈를 이용해 이 한계를 극복했다. 가시광선 가운데 초록색 파장(532nm)의 빛을 통과시키고 160nm 간격으로 떨어져 있는 2개의 막대 모양이 뚜렷히 보이는 것을 증명했다.

이번에 개발된 이미징 렌즈는 아직 현미경에 장착할 수 있는 단계는 아니며 특수 근접장 주사현미경에서 사용이 가능하다. 하지만 연구의 성과는 나노분야 연구에 큰 기여를 할 수 있을 것으로 전망된다. 맨 눈으로 분자구조를 확인할 수 있는 나노현미경 개발에 한 발 더 다가선 것이다.

최 박사는 "이제 남은 과제는 막대 모양 패턴관찰 수준을 넘어 가로와 세로, 문자, 3차원 분자구조까지 볼 수 있는 기술 수준을 이룩하겠다"고 포부를 밝혔다.

이번 연구는 미래창조과학부와 한국연구재단이 지원하는 나노·소재원천기술개발사업으로 수행됐고, 영국 왕립화학회가 출판하는 '나노스케일'에 지난 4월 28일 게재됐다.