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ALCHEMI에 의한 결정구조 해석방법의 발전

전문가 제언: ○ 고체화합물에 대한 구조분석에는 X-선 회절분광법이 유일한 방법이다. 화합물은 무질서하게 비 양론적으로 결합하는 것이 아니다. 일정한 비율로 원소가 결합한다. 이것이 바로 고전 화학에서 정비례의 법칙, 또는 배수비례의 법칙이다. 이 법칙은 현재의 자연조건이 존재하는 한 법칙으로 남을 것이다.

○ 경질 고체화합물의 경우에는 그 조성비율이 화학결합의 법칙에서 벗어나는 예외적인 조성을 형성하는 경우가 많다. 금속과 금속, 금속산화물에는 다른 금속이 혼입되어 결함으로 축적되어 형성하는 경우가 많다. 양론법칙에 벗어나는 것은 결정형성을 방해한다. X-선은 고체화합물의 결정 구조를 규명하는 유일의 수단으로 이용되어 왔다.

○ 시료에 특성 X-선을 조사하였을 때에 비탄성 산란에 의하여 발생하는 특성 X-선의 강도는 결정내의 각 원자위치로 입사하는 입사전자 강도에 비례한다는 기존 원리를 역으로 활용하여 ALCHEMI(Atom Location by Channeling Enhanced Microanalysis)법이 개발된 것이다. ALCHEMI에 의한 새로운 구조해석 방법을 소개하고 있다.

○ 물질에 전자선을 조사하여 원자의 내각전자 1개가 방출하면 원자내의 다른 전자가 떨어지게 된다. 이때 생기는 에너지차가 X-선으로 방사한다. 파장이 짧은 순으로 K, L, M계열, 같은 계열에서 파장이 긴 순으로 α, β, γ선으로 부른다. 강도의 순으로 1, 2, 3의 숫자를 부여한다. 보통 구조해석에 사용하는 X-선은 CuKα(1.54Å)가 많이 쓰인다.

○ ALCHEMI법에서는 원자 점유율을 통계적인 오차범위를 이용하고 있기 때문에 정확한 원자 점유범위를 결정하는데 문제점을 안고 있다. 전자선과 X-선의 상관관계를 더 명확히 정의할 기법이 필요하다. 이 기법이 개발되면 고체화합물에 비 양론적으로 존재하는 금속을 정량적으로 분석하는데 획기적인 기여를 할 것으로 본다.

저자: Takao Morimura, Masayuki Hasaka
자료유형: 학술정보