- 네이처 커뮤니케이션 발표, “DNA를 아무런 손상 없이 원하는 곳으로 이동 가능”
<자료문의>
☎ 02-2100-6828, 교과부 기초지원연구과장 염기수, 사무관 남혁모
☎ 02-3290-3117, 고려대 극미세나노선광소자연구단장 박홍규 교수
□ 빛을 이용해 나노-바이오 물질을 자유자재로 집어서 원하는 곳으로 옮길 수 있는 나노 광(光)집게*가 순수 국내 연구자들의 주도로 개발되었다.
*) 나노 광집게 : 액체의 나노-바이오 물질을 빛을 이용해 집어서 옮길 수 있는 나노 크기의 장치
○ 고려대 박홍규 교수(36세), 강주형 박사(30세), 카이스트 서민교 교수(31세)가 주도하고 카이스트 윤태영 교수(36세)와 이용희 교수(57세)가 참여한 이번 연구는 교육과학기술부(장관 이주호)와 한국연구재단(이사장 직무대행 김병국)이 추진하는 리더연구자지원사업(창의적 연구), 일반연구자지원사업 및 기초연구실육성사업 등의 지원으로 수행되었고, 연구결과는 세계 최고 권위의 과학전문지 ‘네이처(Nature)’의 자매지인 ‘네이처 커뮤니케이션(Nature Communications)'에 12월 13일자로 게재되었다.
(논문명: Low-power nano-optical vortex trapping via plasmonic diabolo nanoantennas)
○ 특히 이번 연구결과는 국내 토종 박사들이 주축이 되어 일궈낸 값진 성과로, 연구팀 7명 중 6명이 40세를 넘지 않는 신진 연구자들이라는 점에서 의의가 크다.
□ 박홍규 교수 연구팀은 굴절률이 낮은 나노-바이오 물질을 제어할 수 없었던 기존의 나노 광집게의 한계를 극복하여, 모든 나노-바이오 물질을 자유롭게 제어할 수 있는 새로운 나노 광집게 개발에 성공하였다.
○ 나노물질은 크기가 너무 작아(10억분의 1미터), 위치를 옮기는 등 자유자재로 제어하기가 쉽지 않다. 최근에 강한 레이저 빛을 쏘면, 나노물질이 레이저 빛에 달라붙어 레이저 빛과 함께 움직일 수 있다는 사실이 밝혀지면서(광포획), 나노물질을 제어할 수 있는 가능성이 열렸다.
○ 그러나 나노물질을 제어하기 위해서는 매우 강한 레이저 빛이 필요한데, 강한 레이저 빛 때문에 나노물질이 쉽게 부서지거나 손상을 입는 등 문제점이 있었다.
○ 일부 연구팀은 이를 해결하기 위해 금속 나노구조체를 이용해 나노물질을 이동하고자 했으나, 여전히 나노물질에 손상을 입힐 뿐만 아니라 굴절률이 낮은 나노-바이오 물질은 제어할 수 없었다.
○ 박 교수팀은 적외선 영역의 빛을 강하게 한 점으로 모아(집속, focusing), 표면 플라즈몬*이 도넛 모양으로 생성되는 새로운 나노안테나를 개발하였다.
*) 표면 플라즈몬(surface plasmon) : 빛과 전자가 결합되어 금속의 표면을 따라 집단적으로 진동하는 새로운 파동
○ 이 나노안테나는 금속 나노구조의 가장자리에 빛을 강하게 집속할 수 있는데, 이 특성을 이용하면 굴절률이 높은 나노물질은 금속 나노구조의 가장자리로, 굴절률이 낮은 나노물질은 금속 나노구조의 중앙으로 포획할 수 있다.
□ 연구팀이 개발한 새로운 나노 광집게를 이용하면 약한 세기(수 백 분의 일 수준)의 레이저 빛으로도 작동할 수 있어 쉽게 손상될 수 있는 나노-바이오 물질도 자유롭게 효과적으로 이동시킬 수 있다.
○ 특히 새로운 나노 광집게를 이용하면 유체 내에서 떠돌아다니는 DNA와 같은 나노-바이오 물질을 전혀 손상 없이, 원하는 곳으로 옮기는 등 자유자재로 제어할 수 있게 된다.
□ 박홍규 교수는 “이번에 개발된 나노 광집게로 기존에 실험실 수준에서 수행할 수밖에 없었던 연구를 손톱만한 크기의 작은 칩 위에서 간단히 구현할 수 있어 차세대 나노-광-바이오산업의 핵심기술이 될 것으로 기대한다”고 연구의의를 밝혔다.
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