[데일리포스트=황선영 기자] 원소의 화학적 성질을 가진 최소 단위체인 ‘원자’가 서로 연결되어 있지 않다면 우리가 아는 모든 것은 존재하지 않을 것이다.
태양·지구·동물·식물·우리 모두는 원자가 결합해 물질을 형성하는 화학 공정을 기반으로 구성되어 있다.
복수의 원자가 결합하면 분자가 되고, 분자를 이루는 원자의 수와 종류가 변하면 분자 특성도 크게 바뀐다. 이런 화학의 기본 중 하나인 원자의 결합과 분리 모습을 최신 이미징 기술을 통해 세계 최초로 영상으로 기록하는데 성공했다.
원자의 결합과 분리의 과정은 지금까지 영상으로 기록할 수 없었다. 이는 원자가 서로 결합할 때 ‘화학 결합’이 인간의 머리카락 너비의 약 50 만분의 1이라는 매우 작은 단위에서 발생하기 때문이다.
하지만 이 정밀한 화학반응을 영국 노팅햄 대학과 독일 울름 대학 공동연구팀이 영상으로 포착하는데 성공했다.
연구팀이 공개한 레늄(원자 번호 75번, Re) 원자의 결합·분리 모습은 아래 동영상에서 확인할 수 있다.
영상 촬영 방법 및 영상은 과학저널 사이언스 어드밴시스(Science Advances)에 게재됐다. 원자의 결합 및 분리 과정을 실시간으로 촬영한 것은 이번이 처음이다.
빨간색 사각형 안에 있는 것이 결합과 분리를 반복한 원자의 모습이다.
원자의 결합 및 분리 과정을 영상으로 기록한 영국 노팅엄대학의 안드레이 클로비스토프(Andrei Khlobystov) 교수는 “직경 1~2nm(나노미터) 탄소 나노튜브 상에서 레늄 원자 한 쌍의 결합과 분리 과정을 촬영했다."면서 "촬영에는 표본에 음극선(Cathode ray)을 대고 시각화해 이미지를 생성하는 최신 투과전자현미경(TEM)이 사용됐다”고 설명했다.