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성균관대학교 생명물리학과 김인기 교수 연구팀이 단일 평면 메타렌즈를 이용해 명시야, 엣지강조, 광시야 등 세 가지 이미징 모드를 편광 조절만으로 구현하는 다기능 메타 현미경 시스템을 개발했다고 밝혔다.

연구진이 설계한 편광 감응형 위상 구조는 우원편광에서는 명시야, 좌원편광에서는 엣지강조, 선편광에서는 광시야 모드가 작동하도록 해 기계적 구동 없이 순간적인 모드 전환을 가능하게 한다.

직경 100 μm의 초소형 평면 소자임에도 불구하고 연구진은 세 모드 모두에서 3.91 μm 해상도, 최대 개구수(NA) 0.8, ±40° 광시야각 등 기존 대물렌즈 수준의 광학 성능을 달성했다고 설명했다.

명시야 모드에서는 세포 구조 관찰에 적합하고, 엣지강조 모드는 세포 경계·핵·막 손상 등 미세 구조를 뚜렷하게 드러내며, 광시야 모드는 넓은 시야각과 이중 초점 기능으로 조직 절편·대면적 샘플 분석에 유리하다.

김인기 교수는 “단일 평면 메타렌즈만으로 다양한 고해상도 이미징을 구현한 혁신적 사례”라며 “초소형·경량·저전력 특성으로 모바일 헬스케어, 현장진단(POC), 내시경, 랩온어칩 등 다양한 미래 의료·바이오 플랫폼에 응용될 잠재력이 크다”고 말했다.

이번 연구는 응용 물리 분야 국제 학술지 Advanced Functional Materials에 11월 12일 게재됐으며, 삼성미래기술육성사업, STEAM 글로벌융합연구지원사업, 세종과학펠로우십의 지원을 받았다.