분자 하나로 MRI처럼 원자의 양자적 특성을 관찰하는 새로운 양자 센서가 개발됐다.
기초과학연구원(IBS)은 안드레아스 하인리히 양자나노과학 연구단장 연구팀이 독일 율리히연구소와 국제 공동연구를 통해 원자 세계를 위한 양자 센서를 개발했다고 25일 밝혔다.
연구진은 양자 물질을 위한 일종의 자기공명영상장치(MRI)를 고안했다. 연구진이 고안한 시각화 기술은 주사터널링현미경(STM)의 뾰족한 탐침 끝에 PTCDA라는 분자를 부착하고 전자스핀공명(ESR) 측정을 수행하는 방식이다.
개발된 양자 센서는 독보적 성능을 나타냈다. 공간 분해능이 대폭 향상됐으며 0.1Å(0.01nm)의 공간 분해능으로 자기장과 전기장의 변화를 감지했다. 원자의 지름보다 10배 이상 작은 공간에서 나타나는 변화까지 감지할 수 있다는 의미다.
연구진은 개발한 양자 센서가 양자 물질과 소자 설계, 새로운 촉매 개발, 생화학 분자의 양자 특성 탐구 등에 폭넓게 응용될 것으로 기대하고 있다. 특히 새로운 장비를 갖출 필요 없다는 장점으로 인해 STM을 갖춘 실험실이라면 손쉽게 기존 장비를 활용해 양자 센서를 구현할 수 있다고 연구팀은 부연했다.
공동 저자인 독일 율리히연구소 타너 에삿 연구원은 “우리 연구진이 개발한 양자 센서는 MRI만큼 풍부한 이미지를 제공하는 동시에 단일 원자 수준의 공간 분해능을 갖춘 ‘게임 체인저’다”라며 “가장 기본적인 수준에서 물질을 탐구하고 이해할 수 있게 될 것”이라고 설명했다.
금강일보 이재영 기자 now@ggilbo.com
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