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[IT뉴스]'물 분자가 멈추는 순간' 포착 성공…"세계 최초"
온카뱅크관리자
조회:
16
2024-04-25 13:55:09
<div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> <strong class="summary_view" data-translation="true">UNIST 등 공동연구팀, 이차원 세계 물 분자 동역학 억제 모습 관찰</strong> <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> <section dmcf-sid="GKZkFnrRUD"> <figure class="figure_frm origin_fig" dmcf-pid="HGwPObRu7E" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="연구팀 모습 윗줄 왼쪽부터 제1저자 UNIST 양효심 연구원, 강원대 정지윤 교수, 제1저자 UNIST 지강선 연구원, 이형택 연구원, 아랫줄 왼쪽부터 UNIST 정준우, 박노정, 박형렬, 김대식 교수. [울산과학기술원 제공. 재판매 및 DB 금지]" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202404/25/yonhap/20240425135509940lilh.jpg" data-org-width="1200" dmcf-mid="yOxFdWUlUm" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img2.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202404/25/yonhap/20240425135509940lilh.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 연구팀 모습 윗줄 왼쪽부터 제1저자 UNIST 양효심 연구원, 강원대 정지윤 교수, 제1저자 UNIST 지강선 연구원, 이형택 연구원, 아랫줄 왼쪽부터 UNIST 정준우, 박노정, 박형렬, 김대식 교수. [울산과학기술원 제공. 재판매 및 DB 금지] </figcaption> </figure> <p dmcf-pid="XHrQIKe7pk" dmcf-ptype="general">(울산=연합뉴스) 김용태 기자 = 국내 연구진이 미세한 크기의 물 분자가 멈추는 순간을 포착하는 데 성공했다.</p> <p dmcf-pid="ZXmxC9dzUc" dmcf-ptype="general">울산과학기술원(UNIST)은 물리학과 박형렬 교수팀이 김대식·박노정·정준우 교수팀, 강원대 정지윤 교수팀, 충북대 김경완 교수팀, 서울대 박윤 교수팀과 함께 테라헤르츠파를 이용해 나노 공진기 내부 이차원 세계에 갇힌 물 분자의 동역학이 억제되는 모습을 세계 최초로 확인했다고 25일 밝혔다.</p> <p dmcf-pid="5i9W4OXD3A" dmcf-ptype="general">나노 공진기에서 증폭된 고밀도의 빛을 이용해 물 분자에서 초고속으로 발생하는 다양한 군집 운동을 피코초(1조분의 1초)라는 찰나의 순간에 관찰한 것이다.</p> <p dmcf-pid="1n2Y8IZw3j" dmcf-ptype="general">물의 동역학은 물 분자가 특정 주파수에서 특정 운동을 수행하는 것을 뜻한다.</p> <p dmcf-pid="tLVG6C5r7N" dmcf-ptype="general">동역학이 억제되면 물 분자는 잠깐 고체와 같은 성질을 갖게 되는데, 나노미터(㎚·10억분의 1m) 두께의 물 분자는 테라헤르츠 전자기파의 파장보다 100만분의 1 정도로 작아 변화를 측정하는 것이 불가능했다.</p> <p dmcf-pid="FhaKc0f5za" dmcf-ptype="general">이에 연구팀은 테라헤르츠파의 집속도를 향상할 수 있는 원자층 리소그래피 기술을 이용해 나노 공진기를 제작했다.</p> <figure class="figure_frm origin_fig" dmcf-pid="3lN9kp41pg" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="나노 공진기 내부에 갇힌 물의 동역학 개략도 [울산과학기술원 제공. 재판매 및 DB 금지]" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202404/25/yonhap/20240425135510111mnnt.jpg" data-org-width="464" dmcf-mid="YwqS9wWA0w" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img4.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202404/25/yonhap/20240425135510111mnnt.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 나노 공진기 내부에 갇힌 물의 동역학 개략도 [울산과학기술원 제공. 재판매 및 DB 금지] </figcaption> </figure> <p dmcf-pid="0Sj2EU8tzo" dmcf-ptype="general">기존 나노 공진기는 수십 나노미터 수준까지만 틈의 너비를 줄일 수 있었지만, 원자층 리소그래피를 이용할 경우 1나노미터까지 너비를 줄일 수 있다.</p> <p dmcf-pid="pIdPObRuuL" dmcf-ptype="general">제작된 공진기는 축전지의 원리에 따라 틈의 너비가 나노미터 영역으로 좁아질수록 분자 운동의 측정 감도가 크게 향상됐다.</p> <p dmcf-pid="UCJQIKe7pn" dmcf-ptype="general">기존 연구에 따르면 나노미터 틈에 갇힌 물에는 양쪽 면에 의해 분자가 정렬돼 움직임이 억제되는 '계면 효과'가 발생한다.</p> <p dmcf-pid="uhixC9dzui" dmcf-ptype="general">물 분자는 테라헤르츠 주파수 영역에서 피코초 속도로 움직이는 다양한 군집 운동을 하는데, 나노 틈에 갇힌 물 분자는 이러한 운동이 억제될 것이라 연구팀은 예상했다.</p> <p dmcf-pid="7Oe6sBMUuJ" dmcf-ptype="general">연구팀은 이를 확인하기 위해 2∼20나노미터까지 너비를 조정할 수 있는 나노 공진기를 제작하고, 틈 속에 물을 채웠다.</p> <p dmcf-pid="zIdPObRu0d" dmcf-ptype="general">이어 테라헤르츠 전자기파 투과 실험을 통해 나노미터 두께의 물의 복소 굴절률을 확인했다.</p> <p dmcf-pid="qCJQIKe7ze" dmcf-ptype="general">관찰 결과 연구팀은 약 2나노미터 너비의 틈에서 계면 효과에 의해 물의 피코초 동역학이 억제되는 것을 최초로 포착했다.</p> <p dmcf-pid="BFmctiwM3R" dmcf-ptype="general">또 10나노미터 틈에서 물 분자의 피코초 군집 운동이 감소해 동역학이 억제되는 것도 발견했다.</p> <p dmcf-pid="b3skFnrR0M" dmcf-ptype="general">공동 제1저자인 지강선 연구원은 "나노미터 틈에 구속된 물은 계면 효과에 의해 정렬돼 고체와 비슷한 현상을 보이는 것으로 알려졌다"며 "실험을 통해 계면 효과뿐만 아니라 물 분자의 피코초 군집 운동 감소에 의한 영향도 존재한다는 것을 최초로 밝혀냈다"고 말했다.</p> <p dmcf-pid="K0OE3Lme7x" dmcf-ptype="general">박형렬 교수는 "이번 연구는 이차원 물 분자의 초이온 상태 등을 관찰하거나 DNA, RNA와 같은 용매에 있는 분자의 동역학을 연구하는 데 활용할 수 있다"며 "나노 공진기의 크기를 조절해 중적외선, 가시광 영역까지 확장할 수 있을 것"이라고 덧붙였다.</p> <p dmcf-pid="9WNiy6g2uQ" dmcf-ptype="general">연구 결과는 국제 학술지 '사이언스 어드밴스'(Science Advances)에 24일 온라인으로 게재됐다.</p> <p dmcf-pid="2YjnWPaV3P" dmcf-ptype="general">연구는 과학기술정보통신부 한국연구재단, 정보통신기획평가원, UNIST, 강원테크노파크의 지원을 받았다.</p> <p dmcf-pid="VGALYQNfp6" dmcf-ptype="general">yongtae@yna.co.kr</p> <p dmcf-pid="4byCBkvau4" dmcf-ptype="general">▶제보는 카톡 okjebo</p> </section> </div> <p class="" data-translation="true">Copyright © 연합뉴스. 무단전재 -재배포, AI 학습 및 활용 금지</p>
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