주사터널링현미경 발광분광에 의한 단일원자·분자가 갖는 나노물성 탐색

전문가 제언

○ 실공간에서 원자영상을 볼 수 있는 주사터널링현미경(Scanning Tunneling Microscopy, STM)은 시료표면 위를 STM 탐침(tip)이 주사(scan)하는 동안 탐침-기판(시료)간의 갭(gap)에서 발광하게 되는데 이것을 STM발광이라 한다. STM발광은 비탄성 터널링과정에 의해 여기된 갭 내에 존재하는 표면플라스몬(localized surface plasmon)으로부터의 복사라고 해석했다. 그 후 비탄성 터널링 뿐만 아니라 밴드(band)간 전이나 역광전자과정 등 복수의 기구가 STM발광과 관련이 있음이 밝혀졌다.

○ 원리적으로 STM발광의 분석에 의해 시료재료의 광학적 유전응답이나 전자상태 밀도, 반도체의 밴드 간 전이에너지와 캐리어(carrier) 확산, 분자 중의 궤도 간 전이에너지 등 다양한 재료물성을 높은 공간분해능으로 결정할 수 있다. 최근 STM발광스펙트럼으로부터 STM탐침 밑에 존재하는 흡착종의 진동모드를 높은 공간분해능으로 검출할 수 있게 되었다. 여기서는 STM발광에서 유기되는 표면흡착종의 진동여기현상에 관한 연구현황을 소개한다.

○ STM발광분광학은 주로 일본에서 연구가 활발하며 미국, 독일 등에서도 관련연구가 수행되고 있으나 아직 국내에서는 관련연구가 별로 없는 상태이다. STM발광분광학은 물질표면에 흡착된 단일원자·분자의 나노물성을 측정할 수 있는 신기술로서 STM 연구를 확장하여 STM발광을 분광기로 측정함으로서 국내연구도 가능할 것으로 생각된다.

○ 일반적으로 STM을 이용한 터널링전자계측에서 시간분해능은 프리앰프(preamp)의 시상수로 인하여 제한되어 피코초(ps)∼나노초(ns)의 고속 동역학(dynamics)을 직접 연구할 수 없다. 그러나 광검출법에서는 이런 시간적 제약이 존재하지 않으므로 펄스레이저 조사에 의한 전류원을 사용하면 실시간으로 시간분해 가능한 STM발광계측이 가능할 수 있다. 앞으로 극한 시공간영역에서 분자 동역학이 밝혀질 것으로 기대된다.

저자

S. Katano, Y. Uehara

자료유형

학술정보

원문언어

일어

기업산업분류

정밀기계

연도

2011

권(호)

80(11)

잡지명

應用物理

과학기술
표준분류

정밀기계

페이지

960~965

분석자

이*희

분석물

• 주사터널링현미경 발광분광에 의한 단일원자·분자가 갖는 나노물성 탐색.pdf [243,904 byte]

이미지변환중입니다.