(왼쪽)나노섬유를 이용한 빛의 힘을 이용한 나노입자 수집, 특성선택 및 분리수송의 개념도
(오른쪽) 나노다이아몬드 입자의 구조적 결함 유무에 따른 광학 선택적 수송 실험(2초마다 촬영한 현미경 사진, 점선은 나노광섬유의 위치, 1과 4는 구조적 결함이 있는 입자, 2와 3은 구조적 결함이 없는 입자입니다 영상은
https://drivegooglecom/file/d/19D3GDx87kBpCE0D8WLF3ZLsp0ON5RCJ4/view?usp=sharing참조)

홋카이도대학 전자과학연구소 사사키 케이지 교수, 오사카부립대학 토토 랜드연구과/오사카대학 토토 랜드연구과 이시하라 하지메 교수, 홋카이학원대학 공과대학 후지와라 히데키 교수의 연구그룹이 처음으로 03m 정도로 얇게 만든 광섬유에서 발생하는 빛(광압)의 힘을 이용해 액체에 떠 있는 나노입자를 하나하나 모아 품질과 특성에 따라 분류, 운반하는 신기술이다

나노입자는 나노 크기 특유의 성질과 기능을 갖고 있어 제약, 화장품, 바이오센서, 촉매, 태양전지, 양자컴퓨터 등 다양한 분야에 응용되고 있습니다 그러나 각 입자의 크기, 모양, 함량에 따라 품질과 특성이 다르기 때문에 품질과 성능을 더욱 향상시키기 위해서는 원하는 나노입자를 선택하고 분리하는 기술이 필요하다

이 문제를 해결하기 위해 본 연구에서는 일반 광섬유의 1/100 미만으로 얇아진 나노섬유에 양쪽 끝에서 서로 다른 파장을 갖는 두 개의 레이저 빔을 주입하는 장치를 개발했습니다 나노입자의 특성과 함량에 따라 빛의 압력이 다르게 작용하는 점을 이용하여 하나하나 분류하고 분리하는 완전히 새로운 나노입자 분리 방법을 구현했습니다

이 기술을 이용하여 나노 크기의 다이아몬드 입자를 "질소 공공 센터(NV 센터)"라는 구조적 결함의 유무에 따라 반대 방향으로 이동시키는 데 성공했으며, 그 움직임을 판독하여 단일 입자의 고정밀 흡수 분광학 측정에도 성공했습니다 이 기술을 이용해 만들어진 고품질 나노다이아몬드 입자는 바이오이미징, 양자센서, 양자소자 등의 성능을 향상시킬 것으로 기대된다

이 연구는 새로운 학술 분야 '광압 나노물질 조작'에 대한 과학 연구를 위한 보조금의 지원을 받았습니다

또한, 이 연구 결과는 2021년 1월 14일 목요일에 출판된 Science Advances에 게재되었습니다