매년 10월, 노벨상은 놀라운 과학적 업적을 기념하며, 그 중 일부는 색다른 곳에서 유래되었다. 방사성 추적자에 대한 획기적인 연구로 1943년 노벨화학상을 받은 조지 드 헤베시의 경우, 그 파격적인 장소는 1911년 영국 맨체스터의 하숙집 카페테리아였다.
De Hevesy의 카페테리아 실험
George de Hevesy는 매일 수프에 전날과 같은 재료가 포함되어 있는 것 같았기 때문에 하숙집 식당 직원이 이전 식사에서 남은 음식을 재사용하고 있다는 직감을 느꼈다. 그의 이론을 테스트하기 위해 그는 남은 고기에 소량의 방사성 물질을 사용했다. 며칠 후 그는 검전기를 들고 준비된 음식의 방사능을 측정했다. 자신도 모르게 재활용 음식을 내놓고 있던 집주인에게 그 결과를 보여주자 그녀는 “이건 마법이다”라고 감탄했다. 실제로 이는 최초의 성공적인 방사성 추적자 실험의 시작이었다.
방사성 추적자를 통한 과학 혁명
미시간 주립 대학교 희귀 동위원소 빔 시설의 화학자 및 물리학자로 구성된 우리 팀이 de Hevesy의 초기 연구를 계속해서 발전시키고 있는 오늘날로 빠르게 발전해 나가고 있다. 그의 연구는 현대과학자들이 방사성 물질을 사용하는 방식에 혁명을 가져왔고 수많은 과학 및 의학 발전을 가져왔다.
납의 폐해
구내식당 실험 1년 전, George de Hevesy는 불과 2년 전 노벨상을 수상한 핵 과학자 Ernest Rutherford와 협력하기 위해 영국을 여행했다. 러더퍼드는 반감기가 긴 방사성 물질인 라듐 D를 연구하고 있었다. 하지만 납에 오염되었기 때문에 사용할 수 없었다. De Hevesy는 문제가 되는 납에서 라듐 D를 분리하는 어려운 작업을 맡았다.
De Hevesy는 화학적 기술을 사용하여 천연 납에서 라듐 D를 분리하려고 거의 2년을 보냈지만 성공하지 못했다. 라듐 D가 실제로 납의 방사성 동위원소인 Pb-210이라는 사실을 아는 사람은 거의 없었다. 그러나 이 실패는 라듐 D를 납 추적자로 사용한다는 중요한 발견으로 이어졌다.
방사성 추적자의 힘
Pb-210과 같은 방사성 동위원소는 불안정하고 시간이 지남에 따라 방사성 붕괴를 겪으며 감지 가능한 입자나 빛을 방출한다. 이 특성은 독특한 방사능으로 인해 유사한 물질 중에서 눈에 띄기 때문에 탁월한 추적자가 된다. De Hevesy의 독창적인 아이디어는 방출된 방사능(“GPS 신호”)을 모니터링하여 납 원자(“유치원생”) 사이의 라듐 D(“스마트워치”)의 움직임을 추적하는 것이었다.
비엔나에서의 연구 확대
1912년에 드 헤베시는 비엔나에서 실험을 계속했는데, 그곳의 비엔나 라듐 연구소는 라듐과 그 부산물에 대한 광범위한 수집품을 보유하고 있었다. 납에서 라듐 D를 분리하는 데 어려움을 겪은 또 다른 과학자인 프리츠 파네스(Fritz Paneth)와 협력하여 그들은 다양한 화합물에 소량의 방사성 추적자를 도입했다. 이 방법을 통해 그들은 다양한 반응을 통해 방사능을 추적함으로써 화학 과정을 연구할 수 있었다.
드 헤베시의 유산
동위원소 추적자에 대한 선구적인 연구로 George de Hevesy는 1943년 노벨 화학상을 받았다. 100여년이 지난 지금, 방사성 추적자는 의학부터 재료과학, 생물학에 이르기까지 다양한 분야에서 매우 귀중한 존재가 되었다. 이를 통해 질병 진행, 식물의 영양분 흡수, 대수층의 물 흐름 및 나이, 재료의 마모 및 부식 등을 모니터링할 수 있다.
유산을 이어가다
현대 연구자들은 새로운 동위원소를 생성하고 방사성 추적자를 사용하기 위한 보다 효율적인 절차를 개발하는 데 중점을 두고 있다. 희귀 동위원소 빔 시설(FRIB)에서는 고유한 방사성 동위원소가 생산되어 의학을 비롯한 다양한 응용 분야에 사용된다. FRIB의 최근 노력에는 조사된 물로부터 Zn-62를 분리하는 것이 포함되었는데, 이는 물 분자와 Zn-62 원자 수의 엄청난 차이로 인해 어려운 작업이었다. Zn-62는 식물과 핵의학에서 아연 대사를 연구하는 데 사용되는 중요한 방사성 추적자이다.
일상적인 카페테리아 관찰에서 탄생한 George de Hevesy의 선구적인 실험은 과학에 깊은 영향을 미쳤으며 방사성 추적자 분야에서 계속해서 혁신을 불러일으켰다.
작성자: Impact Lab
