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[IT뉴스]홀로그램 구현해 원자·분자 구조 파악하는 '초고속 카메라'

온카뱅크관리자

2024-06-12 12:02:12

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        <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> 
         <section dmcf-sid="5KDZAcVZ1X">
          <figure class="figure_frm origin_fig" dmcf-pid="13LldJUlZH" dmcf-ptype="figure">
           <p class="link_figure"><img alt="세포와 분자 간 상호작용을 밝히거나 신소재를 개발하기 위해 물질의 구조를 분석하는 연구는 원자 규모에서 이뤄진다. 게티이미지뱅크 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202406/12/dongascience/20240612120216229fgrr.jpg" data-org-width="680" dmcf-mid="Z63Q51EQZZ" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img3.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202406/12/dongascience/20240612120216229fgrr.jpg" width="658"></p>
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            세포와 분자 간 상호작용을 밝히거나 신소재를 개발하기 위해 물질의 구조를 분석하는 연구는 원자 규모에서 이뤄진다. 게티이미지뱅크 제공
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          <p dmcf-pid="t0oSJiuSGG" dmcf-ptype="general">원자 규모의 연구를 위해서는 미세한 변화를 실시간으로 관찰할 수 있는 초고속 이미징 기술이 필수적이다. 국내 연구팀이 레이저 펄스를 정밀하게 제어해 전자의 움직임과 분자 구조 정보를 포함한 입자의 홀로그램 패턴을 더 명확하게 구현하는 데 성공했다.</p>
          <p dmcf-pid="Fpgvin7vZY" dmcf-ptype="general"> 포스텍은 김동언 첨단원자력공학부 교수팀이 쑤안양 라이 중국과학원 우한 물리수학연구소 교수팀과의 공동연구를 통해 단일 주기 레이저 펄스로 입자의 광전자 홀로그램 패턴을 추출하고 조작하는 데 성공한 연구결과를 국제학술지 '빛: 과학과 응용' 5월호에 공개했다고 12일 밝혔다.</p>
          <p dmcf-pid="3pgvin7vtW" dmcf-ptype="general"> 생물체를 이루는 세포와 분자 간 상호작용을 밝히거나 신소재를 개발하기 위해 물질의 구조를 분석하는 연구는 원자 규모에서 이뤄지는데 이때 각 메커니즘을 실시간으로 관찰하는 이미징 기술이 필요하다. '강한 전자기장 광전자 홀로그래피(SFPEH)'는 원자와 분자 구조를 초고속 이미징하는 기법의 하나로 강한 전자기장에 의해 입자에서 방출된 광전자를 이용해 입자 구조를 홀로그램으로 구현한다.</p>
          <p dmcf-pid="0UaTnLzTYy" dmcf-ptype="general"> SFPEH는 전자나 X선 회절로 이미징하는 기존 방법보다 시간적·공간적 해상도가 뛰어나 더 정확한 정보를 제공한다. SFPEH에 활용되는 다주기 전자기장(multicycle field)이 파장의 주기 사이에 간섭 현상을 일으켜 홀로그램이 흐릿해지고 데이터 신뢰성을 떨어뜨린다는 점은 해결 과제다. </p>
          <p dmcf-pid="puNyLoqy5T" dmcf-ptype="general"> 이를 해결하려면 주기가 하나인 단일 주기 레이저 펄스를 사용해야 하는데 단일 주기 펄스를 생성하고 유지하는 것은 기술적으로 매우 어려운 일이다. 연구팀은 최첨단 레이저 기술을 바탕으로 단일 주기 전자기장을 생성하는 연구를 진행했다.</p>
          <p dmcf-pid="U5dOxMFOtv" dmcf-ptype="general"> 연구팀은 레이저 펄스 내 전기장의 형태를 정밀 제어해 일정하게 유지했다. 그 결과 단일 주기에 가까운 레이저 펄스가 생성됐다. 단일 레이저 펄스를 활용하자 SFPEH로 생성한 홀로그램을 흐릿하게 만들었던 주기 사이의 간섭 효과가 줄어들었다. 전자의 움직임과 분자 구조 정보를 포함한 홀로그램의 기본 패턴을 명확하게 관찰할 수 있었다.</p>
          <p dmcf-pid="u1JIMR3IYS" dmcf-ptype="general"> 나아가 시뮬레이션을 통해 실험 결과를 이론적으로 분석·검증해 분자 구조를 분석하는 데 성공했다. 홀로그램 패턴에서 표적 분자의 각 원자핵 사이의 거리와 위치를 정확하게 측정할 수 있는 새로운 가능성이 제시됐다.</p>
          <p dmcf-pid="7tiCRe0CGl" dmcf-ptype="general"> 김동언 교수는 "여러 측정이 필요한 이전 방법보다 오히려 간단하다"며 "새로운 방식으로 아토초(as, 100경분의 1초) 단위에서 전자의 행동을 제어할 수 있다"고 설명했다. 이어 "다른 기술과 결합해 화학과 생물학, 재료과학 등 다양한 분야에서 분자 역학을 연구하고 반응을 제어하는 데 큰 도움이 되기를 바란다"고 밝혔다.</p>
          <p dmcf-pid="z4O3wrP3Hh" dmcf-ptype="general">[이병구 기자 2bottle9@donga.com]</p>
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        <p class="" data-translation="true">Copyright © 동아사이언스. 무단전재 및 재배포 금지.</p>

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