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고속원자힘 현미경을 위한 초단소(ultra -short) 캔틸레버의 유효 스프링상수 교정

전문가 제언: ○ 원자힘현미경(AFM)은 나노스케일로 재료의 표면영상을 구현하고 기계적 물성을 정량적으로 측정하는 등 연구개발 현장에서 다양한 용도로 쓰이고 있다. 한때 첨단기기 대접을 받던 AFM은 가격이 내려가고 활용성이 넓어지면서 이제는 범용기기처럼 사용되고 있다. 이는 AFM기술의 지속적인 발달로 신뢰성과 이용성이 크게 향상된 때문이다.

○ 다른 모든 측정기기와 마찬가지로 AFM에서도 사용전 힘 교정이 필수적이다. 이를 위해서 AFM 캔틸레버의 스프링상수와 광학계의 감도측정이 필요하다. 현재 주로 사용되는 열잡음방법이나 기준빔방법 등은 전통적 직사각형 캔틸레버에는 적용할 수 있으나 차세대 고속 AFM에 사용되는 사다리꼴 초-단소 캔틸레버에는 적용에 한계가 있다. 이 논문에서 제안하는 EMC 밸런스를 이용해서 nN분해능으로 캔틸레버에 가해지는 힘을 측정하고 이로부터 스프링상수를 도출하는 것은 비록 혁신적인 아이디어는 아니지만 참신하고 실용적이다.

○ 국내에서 AFM 관련 연구개발을 지속적으로 수행하고 있는 대표적 사례로 한국표준과학연구원을 들 수 있다. 연구소의 박병천박사는 국내 최고 AFM전문가로서, 기존 AFM의 성능개선과 새로운 개념의 AFM 개발에 노력을 기울이고 있다. 그러나 현재 AFM의 성능정보와 제조 know-how는 거의 선진국 기업들이 독점하고 있기 때문에 국내 연구팀의 노력은 틈새기술을 대상으로 제한된 범위에 머물 수밖에 없다.

○ 초기에 AFM은 주로 물리나 재료분야에서 사용되었다. 그러나 생명공 학에 대한 관심과 투자가 크게 늘면서 근래에는 국내외를 막론하고 이 분야에 대한 AFM의 사용이 크게 늘고 있다. 그 대표적인 적용사례가 생체조직 표면의 강성과 Young률 등 각종 기계적 특성 규명이다. 한 예로 연세대학교 의공학부 연구팀은 AFM을 사용하여 암세포 표면의 효소반응을 관찰함으로서 정상세포와 암세포를 구분하는 기술을 개발하여 암의 조기진단과 맞춤형 치료의 길을 개척하고 있다.

저자: Yun-Peng Song, et al.
자료유형: 니즈학술정보