유전자(DNA) 움직임처럼 원자 크기보다도 작은 동적 변화를 관찰할 수 있는 기술이 나왔다.

한국연구재단은 부산대 김승철·싱가포르 난양공대 김영진 교수 연구팀이 플라즈모닉 자의 분해 성능과 속도를 높였다고 13일 밝혔다.

플라즈모닉 자(Plasmonic Ruler)는 나노 규모의 거리를 측정하는 기법이다.

플라스몬(금속 안에서 동시에 진동하는 전자 무리) 입자가 서로 접근할 때 스펙트럼이 변하는 현상을 이용한다.

바이오·의료 분야에서 DNA나 리보핵산(RNA) 실시간 움직임을 살피거나 기초물리 분야에서 나노미터 이하 영역 양자역학을 이해할 때 필수적이다.

연구팀은 펨토초 레이저를 이용해 플라즈모닉 자의 분해 성능을 기존보다 240배 정교하게 구현했다.

아울러 측정 속도는 1천배 빨라지는 동시에 주변 환경에 대해 둔감해지는 특성을 만들었다.

펨토초는 1천15분의 1초에 해당하는 매우 짧은 시간이다.

기존에는 빛이 산란·흡수된 강도를 이용해 물질의 움직임을 측정했다.

그러나 이번 연구에서는 펨토초 레이저를 쐈을 때 빛의 위상이 수백 테라헤르츠파에서 마이크로파 영역으로 변화하는 것을 잡아내, 빠른 속도와 높은 정확도를 가능케 했다.

김승철 교수는 "전자주사현미경 같은 초정밀 장비의 피코미터 급 보정과 표준 확립에도 해당 기술을 적용할 수 있을 것"이라고 말했다.

연구는 과학기술정보통신부·한국연구재단 미래소재 디스커버리 사업과 기초연구사업, 싱가포르 연구재단 지원으로 수행했다.

성과를 담은 논문은 지난 5일 국제 학술지 네이처 피직스(Nature Physics)에 실렸다.