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IBS, 고분자 움직임 실시간 관찰 성공
Name관리자| Date2017-09-21 12:09| Hit60
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IBS 첨단연성물질연구단, 고분자 움직임 실시간 관찰 성공
 
발행일 : 2017.09.20
                                                                                                                                                  
국내 연구진이 미지의 영역이던 유기 고분자의 움직임을 '그래핀 주머니'를 이용해서 관찰하는데 성공했다.
 
기초과학연구원(IBS, 원장 김두철) 첨단연성물질 연구단 스티브 그래닉(Steve Granick) 단장(UNIST 자연과학부 특훈교수) 연구팀이 매우 얇고 투명한 그래핀 주머니를 만들어 유기 고분자(Polymer)의 움직임을 보는데 성공했다. 투과전자현미경(TEM, Transmitted Electron Microscope)으로 별도의 작업 없이 실시간 관찰한 첫 사례다.

 
IBS, 고분자 움직임 실시간 관찰 성공에 대한 이미지1
<연구진이 만든 투명하고 얇은 그래핀주머니>

고분자는 체내 신호물질 DNA, 단백질을 이루는 무거운 분자다. 인체를 움직이는 핵심 요소지만 관측이 어려워 어떻게 작동하는지는 알려지지 않았다. 고배율 관측에는 전자빔을 투과시켜서 정보를 읽는 투과 전자현미경 이용하는데, 내부의 높은 진공 상태가 액체층을 증발시키고, 전자빔을 쪼일 때 손상이 발생하는 문제가 있다.
 
연구팀은 두 장의 그래핀으로 액체층을 감싸는 일명 '액체 그래핀 셀'을 활용해 전자현미경 안에서 액체층이 증발하는 것을 막고, 전자빔으로 인한 손상도 줄였다.
 
별다른 처리 과정 없이 그래핀 셀 속 고분자를 관측한 것이 가장 큰 성과다. 그래핀은 투명해서 소재를 투과해 볼 수 있지만, 탄소/수소 등의 작은 원자로 이뤄진 고분자를 보려면 착색 과정이 필요했다. 고분자 내 단량체를 잘 볼 수 있도록 염색 분자나 금속 이온을 시료와 결합시키는 과정이다. 하지만 착색방식은 대상 고분자의 성질에 영향을 미친다는 단점이 있다. 연구팀은 그래핀 두께를 2~5겹으로 최적화, 전자현미경에서 나온 전자의 산란을 막아 고분자 관측을 더 잘할 수 있도록 했다.

투과전자현미경은 전자를 위에서 쏘고 아래에서 전자감지기가 상을 읽는 원리로 작동한다. 그래핀 주머니가 투명하기 때문에 그대로 내부에 있는 고분자의 움직임을 관찰할 수 있다. 마치 프로젝터로 화면을 스크린에 쏘면 스크린 뒤에서도 화면이 보이는 것과 같다.

연구팀은 개발한 방법으로, 고분자가 그래핀 표면과 흡·탈착하면서 위치를 바꾸는 '점프 현상'을 보였다.
 
공동 제1저자인 마나사 칸둘라 연구위원은 “이번 성과를 바탕으로 고분자가 어떤 운동을 하는지를 생체와 비슷한 환경에서 볼 수 있게 됐다”고 밝혔다.
 
고분자가 단백질, 효소, DNA를 이룰 뿐만 아니라 플라스틱을 비롯한 산업에 광범위하게 적용되는 만큼, 고분자 작동 원리 연구는 의료와 산업계에 근본적인 기여를 할 것으로 기대된다.
이번 연구결과는 재료분야 세계적 학술지인 어드밴스드 매터리얼(Advanced Materials, IF=19.791) 온라인판에 9월 19일 게재됐다. 

 

 

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