렌즈 곡률 차이 만들어 초점 이동
조리개 크기 조정해 해상도 높여

펨토초 레이저 현미경 모식도. IBS 제공

국내 연구진이 기하정보 손실에 따른 초점이동 현상을 발견해 현미경 해상도를 높이는 기술을 개발했다.

기초과학연구원(IBS) 첨단연성물질 연구단 프랑소와 암블라흐 연구위원은 광학분야에 정보 개념을 도입해 현미경에 생기는 난시 문제를 해결하는 데 성공했다. 연구 성과는 국제학술지인 미국 국립과학원회보(PNAS)에 지난 13일자 논문으로 게재됐다.

빛의 파동을 정보로 전달하는 광학분야에선 초점이 얼마나 영역에 모이는가에 따라 해상도가 결정되고 이 때 파동의 기하적 정보가 필요하다. 그러나 조리개로 빛의 양을 줄일 때 기하적 정보 손실이 발생해 해상도가 떨어진다.

연구진은 빛이 손전등처럼 부채꼴로 퍼지며 기하적 정보가 적어지는 것을 착안해 조리개가 닫히는 과정(정보가 손실되는 과정)에서도 점차적으로 초점이 이동한다고 가정했다. 그리고 기하적 정보를 잃을수록 초점이 렌즈 쪽으로 이동한다는 것을 증명했다. 렌즈 곡률을 일부러 다르게 만들어 초점을 뒤로 이동시키면 정보 손실 때문에 초점이 앞으로 이동하는 현상을 상쇄시킬 수 있다는 점을 확인했다. 또 조리개 크기를 조정해

연구진은 해당 기술은 최첨단 의료장비인 펨토초 현미경에 적용했다. 팸토초 현미경은 빠른 속도와 해상도를 동시에 만족시키기 위해 시간 초점과 공간 초점을 동시에 맞추는데 이 때 두 초점의 위치가 다르다는 한계가 있다. 그러나 이 역시 조리개 크기를 조정하는 방법을 통해 초점의 정확도를 높여 현미경의 해상도를 극대화했다.

강정의 기자 justice@ggilbo.com

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