삼성 지원 사업, 세계 최초로 나노 입자 '3차원 증명사진' 분석…더 선명한 QD 만든다

삼성미래기술사업 지원 연구가 또다시 국제적인 성과를 거뒀다. 2일 삼성전자에 따르면 기초과학연구원(IBS) 나노 입자 연구단 박정원 연구위원 연구팀은 세계 최초로 나노 입자 3차원 구조를 0.02 나노미터 정확도로 분석하는데 성공했다. 박 위원 연구팀은 2018년 11월 삼성미래육성사업 과제로 선정돼 지원을 받아왔다. 기초과학연구원 연구단 지원 사업 지원도 함께 받았다. 호주 모나쉬 대학교와 미국 로렌스 버클리 국립연구소와도 공동으로 연구한 결과다. 연구 결과는 세계적인 학술지 사이언스의 3일자 표지 논문으로 선정됐다. 학계에서 난제로 여겨졌던 나노 입자 표면 구조와 변화 요인을 규명한 성과를 인정받았다. 업계에서는 이번 기술이 디스플레이와 연료전지, 신약 개발 등 다양한 과학 기술 분야에서 파급 효과를 줄 것으로 기대하고 있다. 나노입자가 미세한 변형으로도 큰 효과를 일으킬 수 있어 다양한 산업 분야에서 널리 사용되는 상황. 그동안 2차원 정보만 관찰할 수 있었지만, 이번 연구를 통해 3차원 정보를 확인하고 더 활용도를 높일 수 있게 됐기 때문이다. 구체적으로는 QD 디스플레이 색 순도와 휘도를 높이거나 배터리 촉매 성능 향상, 단백질 구조 분석을 통한 신약 개발 등 다양한 분야에서 활용할 수 있을 것으로 기대된다. 박 위원 연구팀은 나노 입자가 액체 상태에서 자발적으로 회전하는 현상에 주목했다. 회전하는 나노 입자를 연속으로 촬영할 수 있는 특수 용기인 '액체 셀'과 3차원 데이터 구성을 위한 빅데이터 알고리듬을 자체 개발하고, 이를 이용해 투과 전자현미경으로 초당 400장 이미지를 촬영해 2차원 이미지를 3차원 데이터로 재구성하는 원리다. 이를 이용하면 나노입자 3차원 구조를 0.02나노미터 정확도로 분석할 수 있다. 박 위원 연구팀은 백금으로 나노 입자 3차원 원자 배열을 확인해 실효성을 증명해냈다. 박정원 교수는 "이번 연구에서 제시한 방법을 활용하면 수많은 종류의 나노 입자 구조를 원자 수준에서 분석할 수 있다"며 "나노 입자의 3차원 구조 분석 기술은 나노 입자뿐 아니라 단백질과 같은 생체 분자에도 적용이 가능해 새로운 융합 연구에도 활용이 기대된다"고 말했다. 한편 삼성미래기술육성사업은 2013년부터 10년간 국가 미래 과학기술 연구 지원을 위해 1조5000억원을 지원하고 있다. 이미 561개 과제에 연구비 7189억원을 집행했다.