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최초로 포착된 화학 반응 전후의 분자의 이미지


 일반적으로 분자 한개는 대단히 작아서 사진을 찍을 수 없을 만한 크기로 생각됩니다. 하지만 STM (주사 터널링 현미경 Scannig Tunneling Microscope ) 같은 기술의 진보로 인해 오늘날 개별 원자로 이뤄진 사진이나 심지어 동영상 촬영이 가능하기도 합니다. 최근 캘리포니아 대학 ( University of California, Berkeley ) 의 과학자들은 놀랍게도 화학 반응 전후의 분자 사진을 촬영하는데 성공했다고 합니다. 


 캘리포니아 대학의 펠릭스 피셔 (  Felix Fischer, UC Berkeley assistant professor of chemistry ) 교수를 비롯한 연구팀들은 Non-contact atomic force microscope (nc-AFM) 라는 기술을 사용해서 각 원자간의 결합은 물론 화학 반응 전후의 분자 전체의 변하는 모습을 찍는데 성공한 것입니다. 



(화학 반응 전후의 분자의 변화 모습을 찍은 것으로 상당한 정확도로 분자 구조를 확인할 수 있다는 점이 가장 흥미로운 점 Non-contact atomic force microscope (nc-AFM) images (center) of a molecule before and after a reaction improve immensely over images (top) from a scanning tunneling microscope and look just like the classic molecular structure diagrams (bottom). (Credit: Felix Fischer and Michael Crommie, UC Berkeley) )     


 피셔와 그의 동료인 마이클 크로미 (Michael Crommie,  UC Berkeley professor of physics ) 가 이 연구를 시작한 이유는 현재 뜨거운 연구 영역이라고 할 수 있는 그래핀 (Graphene) 의 새로운 나노 구조를 만들기 위해서 였다고 합니다. 그러나 이들은 이 연구 결과가 그래핀 연구 이상의 분야에 활용될 수 있을 것으로 기대한다고 언급했습니다. 


 연구팀은 개별 분자를 STM 기술을 이용해 표면에 부착한 다음 4K 혹은 영하 270 도에 가까운 극저온으로 온도를 내려 각 분자를 움직이지 못하게 하고 Non-contact atomic force microscope (nc-AFM) 라는 기술을 이용해서 분자의 상세한 사진을 얻은 후 온도를 높여 화학 반응을 일으키고 다시 온도를 낮춰 화학 반응 이후의 사진을 얻었다고 Science 에 보고했습니다. 


 상세한 기술적인 내용은 매우 어렵지만 아무튼 단일 분자의 사진을 이런 식으로 찍을 수 있다는 것은 꽤 놀라운 일로 생각합니다. 나노 기술의 발전이 놀랍다는 생각이들고 향후 화학 및 나노 스케일 연구에 많은 도움이 될 것으로 생각됩니다. 



 참고 



Journal Reference:
  1. Dimas G. De Oteyza, Patrick Gorman, Yen-Chia Chen, Sebastian Wickenburg, Alexander Riss, Duncan J. Mowbray, Grisha Etkin, Zahra Pedramrazi, Hsin-Zon Tsai, Angel Rubio, Michael F. Crommie, Felix R. Fischer. Direct Imaging of Covalent Bond Structure in Single-Molecule Chemical Reactions. Science, 2013 DOI:10.1126/science.1238187



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