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컴퓨터 그래픽 원리로 콜로이드 조립한다
Name관리자| Date2017-07-10 16:46| Hit49
- 그래닉 IBS단장, 콜로이드의 벡터형 조립... 나노 수준 기술에 한 발짝

비디오 게임 그래픽에는 두 가지 종류가 있다슈퍼마리오를 비롯한 도트 그래픽과머리카락의 흔들림까지 함수로 설계한 다른 현대적 게임이다이들로부터 영감을 받은 연구가 이달 초네이처 커뮤니케이션 지에 실렸다

우리가 매일 먹는 우유는 그냥 흰색 액체로 보이지만실제로는 투명한 물에 지방 방울과 단백질 방울칼슘 등의 콜로이드Colloid1 입자가 떠다니는 모양이다콜로이드는 1 나노미터보다 크고 1 마이크로미터보다 작은 입자를 가리킨다이들은 아무리 작은 핀셋으로도 잡을 수 없다기술은 나노 수준으로 작아지고 있는 만큼콜로이드와 분자를 정밀하게 조종하는 것은 화학신소재 공학의 큰 관심사이전까지는 수십 개의 광학 집게Optical tweezer2로 개별 콜로이드를 조종하는 방법이 최선이었다.
 
 기초과학연구원 첨단연성물질 연구단의 스티브 그래닉 Steve Granick 단장과 링샹 쟝 Lingxiang Jiang교수는 콜로이드를 벡터 형으로 이동조립하는 데 성공했다그간 콜로이드를 하나씩 통제하던 조립 방식보다 간단해이번 연구로 인해 나노 수준의 칩 기술이 빠르게 다가올 것으로 전망된다.
 
연구진은 비디오 게임의 컴퓨터 그래픽에서 아이디어를 얻었다비트맵 이미지 방식은 점 하나 하나의 색깔과 위치 정보를 저장한다때문에 확대하면 점들이 네모로 보이는데이를 그림이 '깨진다'고도 한다반면 벡터 이미지는 최소한의 점 위치와점들 사이를 잇는 선의 함수들을 저장한다
그래닉 단장과 쟝 교수는 점 하나 하나를 조종하지 않고도벡터형 이미지처럼 최소한의 점을 조종함으로써 콜로이드 조립이 가능한 방법을 연구했다.

비트맵 방식의 이미지(a)와 기존의 콜로이드 조립 방식(c,e). 콜로이드 수 만큼의 광학 집게가 필요했다. 오른쪽은 벡터 이미지(b)와 그래닉 단장이 제시한 벡터형 콜로이드 조립 방식(d,f).

비트맵 방식의 이미지(a)와 기존의 콜로이드 조립 방식(c,e). 콜로이드 수 만큼의 광학 집게가 필요했다. 오른쪽은 벡터 이미지(b)와 그래닉 단장이 제시한 벡터형 콜로이드 조립 방식(d,f).​

연구진은 먼저 콜로이드 한 겹을 얇게 깔고 그 위에 대상 콜로이드를 놓고 실험했다매끈한 평면 위에 콜로이드 용액을 입힌 콜로이드 단층monolayer 위에서 실험하면콜로이드 입자가 다른 콜로이드들 위에 끼듯이 고정돼안정성이 크게 늘었다콜로이드 단층 위에서 광학 집게로 콜로이드를 하나씩 옮겨오면직선의 양 끝만 잡아도 콜로이드 체인Chain이 유지됨을 관찰했다.
 
연구진은 이번 연구로 직선 뿐만 아니라육각형이나 삼각형 등의 2차원 구조를 벡터형으로 만드는 데도 성공했다. 이 방법으로 고정된 콜로이드 구조를 회전하거나 이동하는 것도 가능해질 것으로 내다봤다연구진은 광학 집게가 반드시 콜로이드 구조의 끝과 꼭지점을 고정해야 한다는 것과광학 집게의 수는 콜로이드 개수의 1/5 정도임을 주요 규칙으로 밝혔다.

컴퓨터 그래픽 원리로 콜로이드 조립한다에 대한 이미지1


이번 연구의 핵심은 획기적으로 적은 시간과 노동력으로 콜로이드 구조를 유지하고 이동시킨 데 있다그래닉 단장은 "본 연구는 가사노동에 처음으로 세탁기가 등장한 것과 비견할 정도로, 놀랍고 강력한 도구를 제시했다면서 "복잡한 나노 구조를비교할 수 없을 정도로 간단히 구축할 힌트를 얻었다"고 밝혔다.
 
이번 연구결과는 세계적 학술지인 네이처 커뮤니케이션즈 (Nature Communications, IF 11.329) 6 8일자에 게재됐다.

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