[환경미디어= 황원희 기자] 버클리 연구소가 공동주관한 획기적인 발견은 연료전지, 수소자동차, 화학합성 재료의 원자공학 발전에 시사하는 바가 크다.

1930년대 전자현미경이 발견된 이래 과학자들은 강철과 같은 일반 재료는 물론 심지어 이색적인 그래핀의 원자구조를 연구하는 데 많은 도움을 받았다. 그러나 이러한 진일보에도 불구하고 영상기술은 수소 연료 전지의 촉매나 자동차 배터리의 전해질과 같은 액체 용액에 있는 물질의 3D 원자구조를 정밀하게 구조화하는 데 한계가 있었다. 

버클리 연구소 연구진에 따르면 한국의 IBS(기초과학연구원), 호주의 모나시 대학, UC 버클리와 협업으로 가장 얇은 물질인 그래핀의 시트 사이 액체 속으로 굴러떨어지는 나노입자의 원자규모 3D 영상을 만드는 기술을 개발했다고 밝혔다. 이 연구는 최근 사이언스지에 게재됐다. 

이번 연구를 통해 연구진은 가장 작은 원자인 수소보다 6배 작은 정밀도로 3차원으로 원자 위치를 측정할 수 있게 됐다. 

이 기술은 3D SINGLE(그래핀 액체 셀 전자 현미경관찰에 의한 나노입자 구조 식별)이라고 불리며 버클리 연구소의 분자 파운드리에서 세계 최강의 현미경 중 하나를 채택해 연구했다. 연구원들은 8개의 백금 나노입자가 ‘그래핀 창’이라고 불리는 두 개의 그래핀 시트 사이에 액체로 ‘끌어당긴’ 수천 개의 이미지를 발견했다.

각각의 그래핀 시트는 원자 두께에 불과하며 나노 입자의 원자 배열의 고품질 이미지를 획득하는 데 필요한 작은 액체 주머니를 포함할 정도로 충분히 강하다.

그후 연구진은 많은 2D 영상을 원자분해능 3D 영상으로 결합하기 위해 원래부터 생물학 연구를 위해 고안된 컴퓨터 알고리즘을 적용했다. 

2015년에 처음 보고된 기법에 따라 개선된 이 성과는 연구자들에게 중요한 이정표를 세웠다. 연구진에 따르면 3D 싱글로 왜 이토록 작은 나노입자가 연료전지와 수소자동차에서 큰 나노입자보다 더욱 효율적인 촉매인지 판단할 수 있는 열쇠가 된다고 밝혔다. 

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