지난 28일, 한국연구재단에 따르면 연세대 신소재공학과 심우영 교수 연구팀이 캔틸레버(탐침의 지지대 역할) 없이 간단한 탐침 구조를 이용한 다중 탐침 주사 탐침 현미경을 개발했다. 주사 탐침 현미경에 100여개의 다중탐침 어레이를 도입하여 성능을 더욱 높이는 데 성공한 것이다.
주사 탐침 현미경은 뾰족한 탐침을 이용해 관측하려 하는 물질을 훑으며 표면의 미세한 입체 구조 형상을 측정하는 장비다. 이 장비는 장점으로 현재 나노과학의 핵심 측정 기술로 활용되고 있다.
측정 면적을 넓히기 위해서는 탐침의 개수를 늘려야 하지만 기존의 캔틸레버 기반 탐침은 복잡한 구조 탓에 여러 개의 탐침으로 제작하기 어려웠다.
연구팀은 캔틸레버가 없는 간단한 구조의 다중 탐침 어레이(Cantilever-free tip array)와 이를 표면 측정에 활용할 수 있는 이진 상태 주사 탐침 현미경(Binary-state probe microscopy, BSPM) 기법을 통해 대면적 측정까지 가능한 다중 탐침 주사 탐침 현미경을 개발했다.
기존 다중 탐침 주사 탐침 현미경은 탐침과 표면간의 상호작용을 연속적인 값으로 감지하여 측정하는 방식을 가지고 있어 이를 수행할 캔틸레버 구조가 반드시 필요했다.
이에 연구팀은 표면과의 접촉 또는 비접촉 두 가지 상태만을 감지해 측정이 가능한 이진 상태 주사 탐침 현미경 기법을 고안했다. 캔틸레버 없이도 활용할 수 있는 탐침 측정 장비를 개발 한 것이다.
나아가 개발된 현미경이 가진 100여개의 탐침을 동시에 사용해 1㎟ 표면 측정에 성공, 기존 주사 탐침 현미경 기술의 약 100배에 해당하는 넓은 측정 면적을 확인했다.
심우영 교수는 “이번 성과는 주사 탐침 현미경으로 대면적 표면 이미징을 가능하게 한 중요한 연구결과”라며 “소부장(소재·부품·장비)의 원천 기술 확보 차원에서 의미 있는 결과”라고 설명했다.