펜실베니아 주립대학교(Pennsylvania State University) 펜 스타트(Penn State) 연구팀은 렌즈 없이 재구성 가능한 입자 기반 마스크를 사용하여 물체를 촬영하는 새로운 유형의 이미징 시스템을 개발했다고 지난 1일(현지시간) 밝혔다. 이 전기장 지향 자기 조립 마스크 기술은 더 저렴하고 빠른 질병 진단, 광학 현미경의 향상에 사용될 것으로 예상되며, 심지어 더 얇은 휴대폰 기술로 이어질 수 있다.

연구팀은 미세한 금 와이어 마스크를 만들어 이미지화 할 물체 근처에 배치한다. 마스크는 물체에서 반사 된 빛을 산란시키고 이미지 센서가 빛을 수집한다. 전류는 마스크의 입자를 재 배열하여 반복할 때마다 새 마스크를 생성하고 시스템은 각각의 새 이미지를 기록한다. 그런 다음 여러 광 캡처가 계산적으로 원래 개체 이미지로 재구성되어 해상도와 품질이 크게 향상된다.

일반적인 현미경 검사에서는 시야와 분해능 사이에 상충 관계가 있으므로 10x 필드는 a100x 필드보다 넓다. 이 무 렌즈 이미징 기술을 사용하면 넓은 시야와 고배율을 결합하여 저렴한 이미지와 빠른 질병 진단이 가능하다. 이것은 고급 현미경을 사용할 수 없는 개발도상국에서 특히 유용할 수 있다.

연구팀의 청유왕(Cheng-Yu Wang) 박사과정은 "전통적인 마스크는 수동적입니다. 우리는 이미징 시스템을 더욱 강력하게 만드는 편광, 선택성 및 플라즈몬(Plasmon) 효과와 같은 기능화를 마이크로 와이어에 추가할 수 있습니다."라고 말했다.

플라스몬이란 금속 내의 자유전자가 집단적으로 진동하는 유사 입자를 말한다. 금속의 나노 입자에서는 플라스몬이 표면에 국부적으로 존재하기 때문에 표면 플라스몬(surface plasmon)이라 부르기도 한다.

특히 휴대폰의 경우, 카메라 렌즈가 피사체까지 일정 거리를 유지해야 한다는 단점이 있다. 이 렌즈가 없는 카메라는 공간 요구 사항을 최소화하는 데 도움이 될 수 있다. 마찬가지로, 휴대폰에 렌즈 없는 시스템을 추가하면 휴대폰을 저전력 현미경으로 바꿀 수 있는 것이다.

한편, 이 연구 및 개발 과정은 최근 국제저널 ACS Nano에 '렌즈리스 영상촬영을 위한 입자 기반 재구성 가능한 산란 마스크(Particle-based reconfigurable scattering masks for lensless imaging- 다운)'이란 제목으로 지난달 15일 온라인으로 게재됐으며, 기술에 대한 특허도 출원했다.