포스텍 연구팀이 일반 광학현미경에 손쉽게 붙여 초고해상도 이미지를 볼 수 있는 하이퍼렌즈를 개발했다.

포스텍 기계공학과 노준석 교수, 박사과정 이다솔씨 연구팀은 나노임프린팅(각인) 기술을 기반으로 하이퍼렌즈를 나란히 정렬, 4인치 크키의 대면적 하이퍼렌즈를 제작해 회절한계 이하의 살아있는 세포를 관찰하는데 성공했다. 

광학현미경의 성능을 크게 향상한 이번 연구 성과는 국제 학술지 ACS 포토닉스(ACS Photonics)에 소개됐다.

연구팀에 따르면 광학현미경으로 물체를 보기 위해서는 물체가 반사한 빛이 눈까지 들어와야 한다.

물체의 크기가 빛 파장보다 작으면 빛을 멀리까지 반사하지 못해 물체를 볼 수 없다.

이를 '회절한계'라 부른다.

그 동안 회절한계보다 작은 물체를 광학현미경으로 볼 수 없던 이유였다.

하지만 하이퍼렌즈를 이용하면 회절한계를 극복할 수 있다.

하이퍼렌즈를 사용해 멀리 오지 못한 빛을 먼 거리까지 변환시켜 작은 물체도 현미경으로 관찰할 수 있게 된 것이다.

기존 하이퍼렌즈는 크기가 수 나노미터에 불과해 관찰을 위해 정확한 위치에 샘플을 올려놓는 것 조차도 어렵다는 문제점이 있었다.

쉽게 관찰하기 위해서는 하이퍼렌즈를 크게 만들어야 하지만 기존 공정으론 하나하나 공들여 만들어 붙여야 해 시간도 오래 걸리고 비용도 비쌌다.

연구팀은 렌즈를 대량 생산할 수 있는 나노임프린팅 기술을 이용해 하이퍼렌즈를 쉽고 빠르게 찍어내 서로 붙여 주기적으로 배열, 4인치 크기의 새로운 디바이스로 만들었다.

기존의 하이퍼렌즈로는 렌즈 안쪽에 새겨진 홈과 같은 인공적인 샘플을 관찰한 것이 대분이었지만 연구팀은 새로운 하이퍼렌즈 디바이스로는 151nm(1나노미터는 10억분의 1m)의 해상도로 살아있는 신경세포를 실시간 관찰하는 데 처음으로 성공했다.

노준석 교수는 "새로운 하이퍼렌즈 디바이스는 쉽게 탈부착할 수 있고 적은 비용으로 일반 광학현미경에 사용할 수 있다"면서 "앞으로 바이오, 병리학, 의학, 나노과학 분야에서 다양하게 활용될 것"으로 내다봤다.

한편 이번 연구는 한국연구재단 신진연구자사업, 선도연구센터 사업(ERC), 글로벌프론티어사업, 미래융합기술파오니아사업, 전략연구사업 지원으로 이뤄졌다.

포항=성민규 기자 smg511@hanmail.net