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양자 빔에 의한 고분자 연구

전문가 제언: ○ 양자 빔이란 파동성과 입자성을 나타내는 빔이라는 뜻으로 사용된다. 전자파(레이저, X-선, γ-선), 하전된 물질의 다발로 이루어진 전자, 양전자, 뮤온, 뉴트리노와 양자, 중성자, 메손, 이온 빔 등이 있다.

○ 2005년에 일본 각의에서 결정된 원자력 정책 대강에 의하면 중성자선, 전자선, 이온 빔 등의 입자선을 발생 제어하는 기술 및 이를 이용하여 정도가 높은 가공이나 관찰하는 이용기술로 이루어지는 소위 “양자 빔 기술영역”의 구축 노력이 일본에서 진행되고 있다.

○ 고분자 구조 연구와 관련하여 이용되는 양자 빔으로는 레이저, X-선, 중성자가 분석이 있는데 일본에서는 10여 년 전부터 가동된 대형방사광 시설인 SPring-8을 가동되고 있어 이로부터 휘도가 매우 높은 X-선의 이용이 가능해졌으며 또 금년 5월부터는 대형 양자가속기 시설인 J-PARC가 가동되어 고품위의 중성자선도 사용이 가능하게 되어 양자 빔에 의한 고분자연구가 일본에서 활성화 될 것으로 예상된다.

○ 현재 연구실에서 관구식 X-선 장치가 널리 사용되고 있으나 방사광 X-선은 이러한 X-선에 비해 비교할 수 없을 정도(약100억 배)의 휘도를 가지며 높은 간섭성을 가지고 있다. 그러므로 마이크로미터 이하의 빔 직경을 가지는 미소 빔을 사용하여 현미경적으로 시료의 각 부위로부터 산란을 조사할 수 있다. 짧은 노광시간으로 산란을 측정할 수 있으며 초소각 산란 측정이 가능하여 나노미터 스케일에서 광자 상관측정에 의한 분자운동의 관찰도 가능하게 되었다.

○ 중성자는 수소와 중수소에 의한 수소 중의 중수소를 관측할 수 있으며 열 요동에 의한 에너지변화를 이용하여 분자 운동을 쉽게 관찰할 수 있다.

○ 본고에서는 이러한 시점에 마이크로 빔을 이용하는 고분자의 미세구조, 소각산란 및 중성자산란을 고분자의 유동화결정과 고분자의 동적구조 연구 예를 소개하고 있어 첨단고분자재료의 개발에 관련된 귀중한 기초 자료를 제공하고 있다.

저자: Toshiji KANAYA, Go MATSUBA
자료유형: 학술정보