포스텍, '밝은-장 X선 영상 현미경 기술' 세계최초 개발

제정호 교수·이재목 박사 연구팀

포스텍 신소재공학과 제정호(사진) 교수·이재목 박사 연구팀이 방사광 X선을 이용해 물질 내부 미세구조와 원자단위 결함을 동시에 관찰할 수 있는 새로운 개념의 '밝은-장 X선 영상(Bright-Field X-ray Imaging) 현미경 기술'을 세계 최초로 개발했다.

광학현미경이나 전자현미경이 관찰을 위해 대상물을 절단하거나 염색 등의 가공이 필요한 것과 달리 X선 현미경은 원상태 그대로 관찰이 가능해 차세대 현미경 기술로 주목받고 있다. 하지만 물체를 잘 투과하는 X선은 물체 통과시 투과율이 높은 특성 때문에 투과영상과 회절영상이 동시에 관찰되거나 분석하기가 쉽지 않은 한계가 있었다.

제정호 교수 연구팀은 투과와 회절 효과의 동시 관찰이 가능한 '회절-X선 그림자 효과' 원리를 규명해 밝은-장 X선 영상화에 성공했다.

이 기술을 사용하면 X선 투시현미경의 고분해 성능과 X선 회절의 고민감도 기능이 동시에 얻어진다. 따라서 전자현미경처럼 진공 환경의 제약이나 시료 두께, 크기 등에 제약을 받지 않고 물질 내부의 나노 및 마이크론 단위의 미세 구조를 비파괴적으로 볼 수 있을 뿐 아니라 원자 배열의 어긋남, 뒤틀림 등을 실시간에 동시 관찰이 가능해 X선 현미경 기술에 획기적인 진전을 가져온 것으로 평가받고 있다.

이 연구 결과는 미국에서 발간되는 물리학 분야 세계적 권위지인 국제응용물리레터지(Applied Physics Letters) 최신호(8월22일자)에 표지 논문으로 선정, 발표됐다.

제정호 교수는 "이 기술을 통해 복잡하고 다양한 물질의 구조와 현상 규명의 정확도가 매우 높아져 신소재 개발이나 차세대반도체 소재 개발에 크게 활용할 수 있을 것"으로 전망했다.

포항·박정출기자 jcpark@msnet.co.kr