직진성을 가진 빛은 굴절률이 다른 매질을 통과할 때 경로를 바꾼다. 이 특성을 잘 활용하면 투과율이 높은 물질을 적절한 모양으로 제작하여 빛을 모으거나 퍼뜨릴 수 있는 렌즈를 만들 수 있고, 렌즈들의 적절한 조합을 이용해 광학현미경을 제작할 수 있다. 광학현미경은 관찰대상에 의해 산란 혹은 반사된 빛을 렌즈를 통해 확대된 이미지로 관찰한다. 이처럼 간단하지만 매우 강력한 기능을 통해 광학현미경은 여러 분야의 과학 연구에 필수적으로 사용됨은 물론 일상생활에서도 다양한 용도로 유용하게 활용된다.

본 특집에서는 전통적인 광학현미경의 기술적 한계를 넘는 새로운 방식의 광학현미경들에 대해서 소개한다. 근접장현미경은 빛이 파장보다 훨씬 작은 개구를 통과할 수 있다는 물리적 특성 그 자체를 이용하여 제작된 기술로, 약 10 nm에 근접하는 공간분해능을 얻을 수 있으며, 시료에 대한 제약 없이 다양한 광학적 특성을 매우 높은 민감도로 측정할 수 있다. 또한, 기본적인 물리적 특성을 넘어, 다양한 방식의 나노광학 원리를 적용하여 개발된 초고성능 광학현미경, 그리고 알고리즘을 통한 영상 복원 기술을 적용한 계산 광학현미경에 대해 소개한다. 이를 통해 광학현미경 기술이 최신 과학기술과 접목하여 성취한 현미경 연구의 최전선에 대해 일반 대중이 이해할 수 있는 계기를 마련하며, 이와 더불어 현미경 연구에 대한 대중들의 관심과 배경 지식이 풍부해지는 계기가 되기를 기대해 본다.

[포항공과대학교 물리학과 교수 박경덕 (parklab@postech.ac.kr)]