MRI 해상도 100배 향상 신기술 개발

기초과학硏·美 IBM 공동연구 / 분자 넘어 원자 한 개 자기장 관찰

국내 연구진이 분자를 넘어 원자 한 개의 자기장을 관찰할 수 있는 자기공명영상(MRI) 기술을 세계 최초로 개발했다.

기초과학연구원(IBS)은 안드레아스 하인리히 이화여대 물리학과 석좌교수를 단장으로 하는 양자나노과학 연구단이 미국 IBM과 공동으로 기존의 분자 수준 자기공명영상보다 100배 이상 해상도를 높인 MRI 기술을 개발했다고 2일 밝혔다.

MRI는 병원에서 병을 진단할 때 주로 쓰인다. 몸을 이루는 원자의 스핀이 외부 자기장에 반응해, 눈으로 볼 수 없는 신체 내부를 시각화하는 원리다. 병원의 자기공명영상 기기 촬영에는 보통 수억 개 원자 스핀이 필요하다. 그동안 미시세계 연구를 위해 분자 수준까지 측정할 수 있는 자기공명영상 연구가 이뤄졌으나, 해상도가 나노미터 수준에 그쳐 개별 원자를 또렷이 보기 어려웠다.

연구진은 개별 원자의 스핀을 시각화하기 위해 주사터널링 현미경(STM)에서 해결책을 찾았다. 주사터널링 현미경은 아주 뾰족한 금속 탐침을 시료 표면에 가깝게 스캔해, 탐침과 시료 사이에 흐르는 전류로 표면 원자를 보는 장비다.

이를 통해 연구진은 시료 표면의 원자 하나와 스핀 클러스터 사이의 자기적 공명을 읽는 데 성공했다. 원자 한 개의 자기적 공명 에너지를 볼 수 있게 된 것이다. 기존의 분자 수준 자기공명영상보다 100배 높은 해상도로 나노미터 영역을 넘어 피코미터 영역까지 식별이 가능해졌다. 이번 연구 결과는 국제 학술지 네이처 피직스 온라인에 게재됐다.

김준영 기자 [e-mail]