[표지로 읽는 과학] 네이처, 금 나노 결정으로 반도체 도핑 성공

지난해 노벨 화학상 수상자, 새로운 현미경 또 개발

 

사이언스 제공
사이언스 제공
가느다란 초록색 실과 굵은 보라색 실이 한 데 섞여 있는 것 같은 현란한 사진이 이번 주 ‘사이언스’ 표지를 장식했다.
 
이 사진은 사실 세포 속에서 벌어지는 생생한 현장을 담은 것이다. 초록색은 세포 속에 펼쳐진 미세섬유고 보라색은 미세섬유를 잇기 위한 작업이 이뤄지는 곳이다.  

 

이렇게 살아있는 세포 속의 모습을 생생히 찍을 수 있는 것은 ‘초고해상도 형광현미경’이 있기에 가능했다. 이 현미경을 개발한 공로를 인정받은 과학자 3명에게 지난해 노벨 화학상의 영예가 돌아갔다.

 

지난해 노벨화학상 수상자 중 한 명인 에릭 베치그 미국 하워드휴즈의학연구소 박사는 이번 주 ‘사이언스’에 새로 개발한 초고해상도 형광현미경을 선보였다. 이번 주 사이언스 표지를 장식한 표지 역시 베치그 박사팀이 개발한 현미경으로 얻은 동영상의 한 프레임이다.

 

베치그 박사는 논문에서 “그동안 살아있는 세포에서 특정 분자들의 역동적인 상호 작용을 나노 크기로 찍는 초고해상도 형광현미경은 많았지만 여전히 속도와 정확도에서는 아쉬운 점이 많았다”고 밝혔다.

 

이런 현미경에서 속도를 결정하고 이미지를 왜곡시켰던 것은 빛을 집중적으로 쏘는 방법 때문이었다. 연구팀은 이를 개선하기 위해 기존 초고해상도 형광현미경보다 빛을 덜 주는 방법으로 살아있는 세포를 찍을 수 있는 현미경인 ‘SIM(structured illumination microscopy)’을 새로 개발했다. SIM은 광학현미경 해상도의 2배 이상인 높은 해상도로 초당 12프레임으로 영상을 얻을 수 있다. 

 

 

네이처 제공
네이처 제공

이번 주 ‘네이처’ 표지에는 동글동글한 구슬이 나란히 배열된 그림이 실렸다. 구슬은 크기는 같지만 색은 달라 서로 다른 구슬임을 암시한다.

 

표지 그림의 실체는 반도체에 도핑을 한 모습이다. 도핑은 기존 재료에 외부 원자를 새로 넣는 과정으로, 이를 통해 원래 물질의 전자기적 특성이나 광학적 특성을 개선하거나 없던 특성을 새로 만들 수도 있다. 따라서 도핑은 지난 20년 동안 반도체 뿐 아니라 자성물질, 인광물질 등 널리 사용돼 왔다.

 

미국 펜실베이니아대 연구팀은 도핑의 개념을 더 확장해 나노 결정을 반도체에 도핑하는 방법을 찾아 이번 주 ‘네이처’에 발표했다. 

 

이번에 연구팀이 도핑 입자로 선택한 것은 금 나노 결정이다. 금 나노 결정은 반도체 배열에는 영향을 주지 않으면서도 반도체의 도핑을 눈에 잘 보이게 만드는 특성이 있기 때문이다.

 

연구팀은 금 나노 결정을 반도체 나노 결정과 최대한 비슷한 크기로 만들었고,이를 반도체에 결합시키자 실제로 도핑 효과가 나타나는 현상을 확인하는 데 성공했다.

 

 

 

신선미 기자 vamie@donga.com

출처 : 동아사이언스 http://www.dongascience.com/news/view/7955

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Posted by seoulfric