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나노미터~센티미터, 모두 보는 현미경 개발

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2017년 09월 27일 17:30 프린트하기

표준연 연구진이 개발한 ‘광전자 융합현미경’으로 시료를 관찰하고 있다. 오른쪽이 조복래 연구원의 모습. - 한국표준과학연구원 제공

표준연 연구진이 개발한 ‘광전자 융합현미경’으로 시료를 관찰하고 있다. 오른쪽이 조복래 연구원의 모습. - 한국표준과학연구원 제공

‘구글 어스’ 등 인터넷 지도로는 우주에서 본 지구의 모습부터, 10m 미만 집 앞 골목길의 모습까지 모두 살펴 볼 수 있다. 클릭 한번으로 축적을 수백~수천만 배 변화시켜가며 목표한 지점의 정보를 얻을 수 있다.

 

국내 연구진이 인터넷 지도처럼 하나의 현미경으로 해상도를 자유자재로 변화시켜가며 미시세계를 관찰할 수 있는 기술을 개발했다.

 

조복래 한국표준과학연구원 첨단측정장비연구소 책임연구원은 센터미터(㎝)부터 나노미터(nm)까지 해상도를 자유자재로 변화시킬 수 있는 현미경을 개발하고, 이를 바탕으로 측정검사장비 전문기업 ‘모듈싸이’를 창업했다고 27일 밝혔다.

 

현미경엔 크게 가시광선을 이용하는 광학현미경과, 전자 빔을 사용하는 전자현미경이 있다. 광학현미경은 시료의 3차원 컬러이미지를 볼 수 있지만 마이크로미터(μm) 미만의 해상도를 제공하진 않는다. 반면 전자현미경은 나노미터(nm·1nm는 10억 분의 1m)급 고해상도 정보를 제공해 원소 세계까지 자세히 관찰할 수 있지만 이미지가 흑백이라는 한계가 있다.

 

기존엔 시료의 정보를 파악하기 위해 광학현미경과 전자현미경에 시료를 옮겨가며 관찰했다. 측정 시간이 길어짐은 물론, 이동 과정에서 시료가 손상될 가능성도 있었다. 연구진은 광학현미경과 전자현미경을 하나로 통합한 ‘광전자 융합현미경’ 개발을 통해 이 문제를 해결했다. 광학렌즈와 전자렌즈를 하나로 융합한 현미경을 개발한 건 세계 최초다.

 

특히 이 현미경은 반도체 등 정밀함을 요구하는 공정에서 효과적으로 사용할 수 있으리란 기대다. 광학렌즈로 마이크로 수준에서 결함이 의심되는 곳을 색으로 파악하는 동시에 전자파트로 나노 수준까지 정밀하게 관찰할 수 있다. 검사 속도 단축은 물론 정확도도 향상시킬 수 있다.

 

조 연구원은 “현재 개발한 융합현미경은 해상도가 5nm 수준”이라며 “추가 연구를 통해 2019년엔 1nm급 해상도를 제공하는 ‘초고속·초고분해능 광전자 융합현미경’을 선보일 계획”이라고 말했다.

 


권예슬 기자

yskwon@donga.com

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