4차원 초고속 전자현미경 개발 현황

전문가 제언

○ 화학적, 물리적 변환과정에서 초고속으로 변화하는 물질의 나노구조 영상을 실시간으로 포획하는 4차원 초고속 전자현미경(Ultrafast Electron Microscopy, UEM) 기술 개발이 미국 캘리포니아공과대학(Caltech)에서 지난 10여 년간 수행되었다. 여기서는 Caltech의 3개 4D UEM연구실의 연구현황을 소개하고, 4D UEM 개발에 의해서만 가능한 분야인 광자유도 근접장 현미경(photon-induced near-field electron microscopy, PINEM)의 최근 응용에 대해 기술하였다.

 

○ 전자현미경은 물질의 3차원 나노구조연구와 특성평가에 강력한 도구가 되고 있다. 레이저분광학의 초고속기술과 전자현미경의 결합으로 4D UEM기술이 개발되었고 시간분해능은 펨토초(femto second : 10-15s)이다. Caltech의 UEM연구실은 2대의 투과전자현미경 UEM-1, UEM-2와 1대의 주사형 초고속전자현미경 S-UEM을 보유하고 있다.

 

○ 나노구조 주위의 광산란장을 탐색, 가시화할 수 있는 PINEM은 포토닉스와 촉매작용, UEM의 에너지와 시간 필터링, 탄소기반 스트립이나 세포 같은 저원자번호물질의 고대조도영상 등 응용분야가 광범위하다.

 

○ 2013년 미국 Transparency Market Research에 의하면 현미경디바이스 세계시장은 2011년 30억 달러에서 2018년에 62억 달러로 성장할 것으로 예측하고 있다. 이러한 성장은 주로 재료과학, 반도체, 생명과학에서 응용되고 있는 나노기술 개발의 세계적 추세에 기인한다. 현미경디바이스 세계시장을 리드하는 주요기업은 Hitachi High-Technologies Corp., Carl Zeiss, FEI, JEOL, Leica Microsystems, Nikon, Olympus 등이다.

 

○ 국내의 전자현미경 국산화는 2000년대 초반부터 한국표준과학연구원 조양구 박사팀에 의해 수행되어, 개발된 기술을 2007년 (주)코셈(COXEM)에 이전, 현재 CX-200TA SEM(배율 : 10만배, 해상도 3∼10nm) 등을 생산 시판하고 있다. 현재까지 4D UEM 같은 고급기술은 연구되지 않았으나 앞으로 기술수준을 고도화 해나가야 할 것이다.

저자

J. Spencer Baskin, Ahmed H. Zewail

자료유형

학술정보

원문언어

영어

기업산업분류

정밀기계

연도

2014

권(호)

15()

잡지명

Comptes Rendus Physique

과학기술
표준분류

정밀기계

페이지

176~189

분석자

이*희

분석물

• 4차원 초고속 전자현미경 개발 현황.pdf [323,969 byte]

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