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단일-분자 분광학의 모-함수법

전문가 제언: ○ 단일-분자 실험기법의 도입은 화학, 물리 및 생물학에서 응축-상 시스템의 연구에 대 변혁을 일으켰으나, 모든 분자들은 너무 작아서 광 현미경으로 연구될 수 없고 대부분 분자운동들은 너무 빨라서 비디오-속도 카메라로 연구될 수 없도록 멀리 떨어져 있어서 단일-분자 실험들의 해석은 대단히 난해하다. 따라서 단일-분자 분광학이 개발되었는데, 단일 발색단 분자의 레이저 조사는 광자의 형광을 유발하고 형광을 발한 광자들을 검출하는 방법이다. 이는 종래의 분광학과는 달리 본질적으로 불연속 데이터 흐름인 광자방출 시간경력의 연구이다.

○ SMS 검출법들의 결함, SMS 실험의 노이wm, SMS 데이터의 불충분, 실험과 비교할 모델의 시뮬레이션의 문제 등 해결되지 않은 곤란한 문제들이 남아있다. 모-함수(GF) 법은 광자 방출의 속도론적 처리와 양자처리를 위해 대표 식들과 그 관련 식들을 세워서 해를 구하고 두-준위 발색단 광자방출의 광자통계학을 이용하여 SMS 궤적의 연구에 적당한 기법으로 도입되어 실제적 수치의 도구로서 유용한데, 발색단의 동력학에 대한 대표 식들로 잘-설정된 방법을 SMS로 얻을 수 있는 식들로 번역하였다. 그 GF 방법은 실험적 데이터에 대하여 시험하는 가정적 모델을 위해 특히 흥미가 있고 동력학의 확률론적 모델 환경에서, 단순한 수적 “실험들”에 적합한 운동의 GF 식들로 직접 번역된다.

○ 모든 응축된 상 시스템들은 다-분자로 이루어졌고, 그 물리적·화학적·생물학적 특성들은 그 여러 분자들의 평균치로 나타낸다. 어느 한 가지 특성을 어떤 분자는 100% 나타내고 또 다른 한 분자는 0% 나타낸다면 평균된 특성보다는 그 단-분자의 본래적인 특성을 알아내는 것이 중요하므로 SMS의 필요성이 강조된다. 단-분자상태로 관찰을 위하여 단-분자흐름을 만들고 레이저광 조사로 광자에 의한 형광의 검출로 단-분자를 연구하는 이론으로 GF법이 사용되었는데, 물론 SMS 스펙트럼의 시뮬레이션을 위해 다른 이론적 방법을 개발할 수도 있다. 그 SMS 검출기로는 TIR, Confocal, NSOM 등의 현미경들이 있다. 단일-분자 분광학의 모-함수 법보다 더욱 정밀하고 완벽한 SMS 기술과 시뮬레이션의 이론적 연구 개발은 응축물질의 과학을 한 차원 업그레이드 시키는데 기여할 것이다.

저자: Brown, FLH
자료유형: 학술정보