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첨단기술정보

결정핵 생성과정의 직접 관찰

전문가 제언: 한 상의 내부에서 다른 상이 석출하기 위해서는 그 상의 석출에 의한 시스템의 자유에너지 감소량이 그 석출상과 모상 사이에 새로 생성되는 계면에 의한 에너지 증가량을 능가하여야만 한다. 이 자유에너지 장벽의 높이는 석출상의 핵생성 장소에 따라 다르다. 예를 들어 유리컵에 든 탄산음료에서 기포가 발생하는 경우, 액체 내부에서의 균일핵생성(homogeneous nucleation)보다 유리컵 내벽에서의 불균일핵생성(heterogeneous nucleation)이 더 쉽다. 액체 속에서 고체 결정의 핵이 생성되는 경우, 먼저 작은 고밀도 클러스터가 형성되고, 그 안에서 결정핵이 성장한다고 하는 2단계 메커니즘이 제안되었지만, 이 메커니즘의 직접적 증명은 매우 어려웠었다. 최근 Harano 등(Nature Materials, 11, pp.877~881, 2012)은 용액 속에서 유기분자의 핵이 이 2단계 메커니즘에 의해 성장하는 과정을 SMRT-TEM(Single-Molecule Real-Time TEM)을 이용하여 직접 관찰하였다.