간단한 현미경 개조로

마이크로스피어 필름 품질관리 쉬워져

- 필름 구조분석 시간 획기적 단축, 고품질 나노패턴 제작 등 활용 영역 다양

 

 

              

 

새로 개발된 기술로 얻은 이미지(왼쪽). 해당 배율로는 개개의 마이크로스피어의 위치 확인은 불가하나 마이크로스피어 이중막 구조의 3차원적 결정방향에 따라 영역별 명암 대비가 확실하다. 오른쪽은 김준헌 박사.

 

 

□ 국내 연구진이 광학현미경의 한 종류인 암시야 (dark-field) 현미경*을 개량하여, 나노 스케일의 규칙적인 패턴(이하 나노 패턴)을 만드는 틀로 사용될 수 있는 마이크로스피어** 이중막 필름의 구조를 손쉽게 파악할 수 있는 기술을 개발했다. 고품질의 나노 패턴을 만들 때 필요한 마이크로스피어 필름의 품질 관리를 쉽고 저렴하게 할 수 있는 길이 열린 것이다. 

 

* 암시야 현미경 (Dark-field microscopy): 표본 내 굴절률이 다른 계면에서 산란되는 빛만 수집함으로써 배경광은 어둡게 물체는 밝게 상을 맺는 현미경. 일반적인 명시야 현미경(Bright-field) 보다 더 선명한 이미지를 얻을 수 있음.

** 마이크로스피어(microsphere): 수백 나노미터~수 마이크로미터 크기의 균일한 구형의 콜로이드 입자

 

  ㅇ 광주과학기술원(GIST) 고등광기술연구소(APRI)의 김준헌 박사가 주도하고 박정수 연구원이 참여한 이번 연구는 교육부와 한국연구재단이 추진하는 기초연구사업(일반연구자지원)과 광주과학기술원 고등광기술연구소 기관고유사업의 지원으로 수행되었고, 연구결과는 과학전문지 네이처(Nature)의 자매지인 사이언티픽 리포트(Scientific Reports) 5월 11일자 온라인 판에 게재되었다. (논문명: Partial dark-field microscopy for investigating domain structures of double-layer microsphere film)

 

□ 바이오센서 등에 활용되는 나노 패턴을 넓은 면적으로 찍어내려면 섬세한 틀(template)이 필요하다. 작은 입자들이 모여 있는 마이크로스피어 필름은 입자들 사이에 규칙적인 틈이 생겨 이러한 틀로 활용될 수 있다.

 

□ 마이크로스피어 필름은 입자들의 결정 방향이 일정해야 고품질이라고 할 수 있다. 기존에는 결정 방향을 확인하기 위해 현미경으로 각각의 마이크로스피어를 관찰하여 위치를 확인하는 방법을 사용했다. 특히 좀 더 복잡한 나노 패턴 제작에 사용되는 이중막 형태의 마이크로스피어 필름은 두 개의 막에 있는 입자의 상대적 위치까지 파악해야하기 때문에 더 많은 노력과 시간이 소요되었다.

 

 

 

 

 

□ 연구팀은 암시야 현미경의 집광기*를 개량하여 필름의 위·아래 막에 있는 입자 하나하나를 관찰하지 않고도 마이크로스피어의 상대적인 위치와 결정 방향에 따라 해당 영역 이미지의 명암이 극명히 달라지게 했다. 이로써 개별 입자가 아닌 영역별로 결정방향을 확인하는 데 성공했다. 

  * 집광기 : 현미경에서 광원으로부터 나온 빛을 모아 표본에 비춰주기 위한 장치

 

  ㅇ 동 성과로 마이크로스피어 이중막 필름의 결정 구조를 확인하는 시간이 획기적으로 단축되어, 고품질 나노패턴 제작을 위한 마이크로스피어 필름의 품질관리 공정의 효율성을 높일 수 있는 길을 열었다. 

 

□ 김준헌 박사는 “복잡하거나 비싼 별도의 광학 장치의 추가 없이도 마이크로스피어 이중막 필름의 결정구조에 따른 이미지의 명암대비를 획기적으로 높일 수 있는 창의적 방법”이라면서 “관련 연구는 물론 나노 패턴 생산 및 연관 산업에도 다양하게 활용될 수 있을 것으로 기대한다”고 밝혔다.     <끝>

 

 

 

한국연구재단·지스트 대외협력팀