생쥐 두개골 아래 물체에 대한 빛 에너지 집속<br><br>연구진은 (a)에서와 같이 은 박막 샘플 위에 쥐 두개골을 덮어두고 샘플에 대해 빛 에너지 집속 실험을 수행했다. (b)에서 보듯이 쥐 두개골 아래의 샘플 깊이에 해당하는 시간에 대해서만 선택적으로 반사도가 높아지는 것을 확인하였다. (c), (d)와 같이 단일 산란파 집단 누적 방법으로는 샘플의 반사이미지를 확인할 수 없고 (e), (f)와 같이 일반적인 입사패턴에 대해서는 투과이미지에서 쥐 두개골에 의한 빛의 산란과 확산이 발생한다. 샘플 깊이에서의 해당시간에 반사도를 높일 수 있는 입사패턴을 찾아 샘플에 다시 입사시킨 결과, (g), (h)와 같이 박막 샘플에 빛 에너지가 집속되어 투과이미지에서 해당 샘플이 선명하고 밝게 보이는 것을 확인할 수 있다/사진=IBS
기초과학연구원(IBS) 분자 분광학 및 동력학 연구단 최원식 부연구단장 연구팀은 다중 산란파를 활용해 관찰하려는 체내 물체에 빛 에너지를 모으는 ‘시분해 측정법’을 개발했다고 27일 밝혔다.
이번에 개발된 기술은 물체에서 반사된 다중 산란파의 세기를 극대화하는 빛의 패턴을 찾고 이 패턴의 빛을 다시 물체에 비춰 기존보다 약 10배 이상의 빛 에너지가 목표 물체에 모이도록 하는 방법이다.
최원식 IBS 분자 분광학 및 동력학 연구단 부연구단장/사진=IBS
연구진은 시분해 측정법을 적용해 폴리머 재질에서 나오는 반사 신호를 시간대별로 구별해 목표 물체에서 주로 발생하는 다중 산란파만을 선택적으로 얻는데 성공했다. 이때 얻은 다중 산란파의 세기를 극대화하는 빛의 패턴을 찾아 이를 다시 폴리머 재질에 입사시킨 결과, 다중 산란의 정도가 매우 심해 일반 현미경으로는 보이지 않는 물체에도 4배 이상 빛 에너지를 모을 수 있다는 점을 확인했다.
연구진은 실험용 쥐 두개골 아래에 물체를 넣어 같은 방법으로 실험을 진행했다. 그 결과 두개골 손상 없이 10배 이상 빛 에너지를 모을 수 있다는 사실을 확인했다. 연구진이 개발한 빛 에너지 집속 기술은 앞으로 광 치료 기술 및 체내 의료용 이식 장치의 광 충전 등 다양한 바이오 기술에 응용할 수 있을 것으로 보인다. 이번 연구성과는 국제학술지 ‘네이처 포토닉스’ 최신호에 게재됐다.