[포커스] 스펙트럼 인스트루먼트의 계측 카드 적용한 차세대 EPR 분광기

[아이씨엔매거진] 디지타이저 및 제너레이터 전문 기업 스펙트럼 인스트루먼트(Spectrum Instrumentation)의 임의 파형 발생기(Arbitrary Waveform Generator, AWG)와 디지타이저가 미국 스타트업 Bridge12에서 출시한 차세대 전자 상자성 공명 (Electron Paramagnetic Resonance, EPR) 분광기에 핵심 부품으로 쓰이며 그 능력을 입증했다고 밝혔다.

EPR 혹은 전자 스핀 공명(Electron Spin Resonance, ESR) 분광법은 핵자기 공명(Nuclear Magnetic Resonance, NMR) 분광법과 유사하지만 양성자와 같은 핵보다는 홀전자의 성질을 조사한다. 이는 화학, 생물학, 재료 과학, 물리학 분야에서 금속 복합체나 유기 라디칼(organic radicals)의 전자 구조 연구에 사용되지만, EPR 분광법에 1톤이 넘는 거대한 전자석이 필요해 기반을 지하실에 두는 문제가 있었다. 

이에 미국 보스턴 인근에 위치한 스타트업 ‘Bridge12’는 크기와 무게를 10분의 1로 줄여 이를 건물의 어느 층에나 설치할 수 있으며 가격도 기존 장비 대비 50% 절감한 차세대 EPR 분광기를 출시했다. 본 분광기에는 펄스를 생성하는 AWG와 반환 신호를 수집하는 디지타이저로 구성된 스펙트럼의 계측 카드가 핵심 부품으로 꼽혔다.

Bridge12의 자기 공명(Magnetic Resonance) 부문 부사장 토스틴 말리(Thorsten Maly)는 “우리는 스타트업이기 때문에 완전히 새로운 백지 상태에서 기존 제품보다 훨씬 더 콤팩트한 차세대 EPR 분광기 제품을 만들 수 있었다. 고객의 대부분은 협업을 통해 EPR 분광법을 접하는 대학 연구자들이며, 저렴한 가격의 최첨단 기기는 이 방법론에 대한 접근성을 높일 것으로 기대된다.”고 밝히고, “우리의 또 다른 목표는 별도의 조작하는 사람이 필요한 기존 기기보다 훨씬 쉽게 사용할 수 있는 제품을 출시해 더 많은 과학자가 EPR 분광법을 연구에 활용하는 것이다”라고 말했다.

또한 그는 “Bridge12의 제어 소프트웨어는 자동화된 기능을 갖춰 직관적인 사용이 가능하다. 설정 또한 간단하고 실험이 올바르게 작동하는지 즉시 볼 수 있어 EPR 분광법 전문가가 아니어도 원하는 결과를 얻을 수 있다.”고 설명했다.

한편 Bridge12의 토스틴 말리는 “EPR 분광법은 1~100 옹스트롬 범위의 거리를 측정하지만 정확히 생성된 펄스 시퀀스를 필요로 하기 때문에 노이즈가 매우 낮은 스펙트럼 인스트루먼트 제품을 사용하게 되었다”라며 “Bridge12 분광기는 모듈식으로 설계되어 고객이 원하는 성능을 지정할 수 있고, 스펙트럼의 광범위한 제품군 중 가장 적합한 AWG와 디지타이저를 선택해 특정된 제품을 사용하지 않아도 된다”고 강조했다.

그는 이어서 “스펙트럼 제품이 특히 마음에 드는 이유는 넷박스(NETBox)에 통합되어 이더넷을 통해 PC에 연결된다는 점이다. 소형 PC를 사용할 수 있고, 카드 삽입을 위해 부피가 큰 랙 솔루션을 쓸 필요가 없다. 현장에서의 서비스와 부품 교체도 훨씬 쉬워졌다.”고 밝혔다.