올리브오일과 물 사이 계면 나노입자 정렬현상 응용한 분자검출법 개발
국내 연구진이 서로 섞이지 않는 물과 올리브오일 사이 계면에서 금속나노입자들이 가지런히 정렬하는 현상을 발견, 이를 통해 환경오염물질 및 식품안전 모니터링, 질병의 자가진단 등에 응용할 수 있는 '광학분자 검출기술'을 개발했다.
액체상에서의 금속나노입자의 자동정렬을 규명한 것은 이번이 처음이다. 이는 향후 다양한 계면현상 연구에서부터 각종 물질 검출 등에 기여할 것으로 보인다.
강태욱 서강대 화공생명공학과 교수 연구팀은 암시야 광학현미경을 이용해 물 속에서 자유롭게 움직이던 금속 나노입자가 물과 기름 사이의 계면에서 수직방향으로 안정적으로 정렬하는 현상을 발견했다고 18일 밝혔다.
나아가 이 같은 정렬이 전기장 등 외부 힘이나 화학물질 첨가 같은 번거로운 작업이 아닌 경계면에서 계면에너지 최적화를 이루려는 나노입자의 자기조립 때문임을 밝혀냈다.
연구팀은 이 같은 계면현상을 이용해 고체 기판제작이 필요없는 초고속 분자 검출법을 개발했다. 나노입자의 가지런한 정렬로 인해 올리브오일과 물의 경계면에서의 라만산란 신호가 약 100만배 증폭되기 때문에 분자 식별이 용이하다는 게 연구팀의 설명이다.
실제 증폭된 산란신호를 이용해 물이나 기름에 녹아 있는 나노몰 수준의 극미량의 분자도 검출해냈다.
이번 연구는 쉽게 접할 수 있는 올리브 오일과 비교적 만들기 쉬운 금 나노입자를 사용한다는 점, 그리고 물과 기름사이의 눈에 명확하게 보이는 계면을 분석에 이용한다는 점에서 주목받고 있다.
이번 성과는 네이처 커뮤니케이션(Nature Communications)지 7월 18일자 온라인 판에 게재됐다.
◇용어해설
▷암시야 광학현미경: 시료에서 산란되는 빛만을 볼 수 있는 광학현미경
▷계면에너지: 두 개의 상이 이루는 경계의 면적을 늘리는 데 필요한 에너지. 물 과 기름 사이는 계면에너지가 크다.
▷라만산란: 물질 내 분자의 고유 진동이나 회전에너지 등에 의해 빛이 산란되는 현상으로 분자마다 고유한 패턴을 역추적해 분자를 식별하는 데 이용한다.
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▷나노몰(10-9 M): 물질 농도의 단위, 1 나노몰은 리터당 10억분의 1몰(mole)의 분자가 있음을 의미. 1몰은 6.022*1023개를 의미한다.
