| 기관명 |
NDSL |
| 작성자 |
KISTI 미리안 글로벌동향브리핑 |
| 작성일자 |
2020-10-05 00:00:00.000 |
| 내용 |
<p>침투력이 우수하고 화학적 민감도가 높은 X선은 불균질 물질을 이해하는데 적합하다. 미국 뉴욕에 있는 National Synchrotron Light Source의 과학자들은 학술지 Science Advances에 nano-XANES로 알려진 형광을 얻는 X선 흡수 근거리 구조와 나노검출기 스캔을 결합함으로써 나노 크기의 화학물질을 알아내는 연구결과를 공개했다.</p><p>연구팀은 50 nm 스캐닝 단계를 이용해 스테인리스강과 헤마타이트 나노입자로 구성된 기준시료의 철 상태를 매핑해 nano-XANES의 해상도를 입증했다. 연구팀은 nano-XANES를 이용해 리튬철인산염(LFP, lithium iron phosphate) 입자 흔적을 2단계로 연구해 청정 리튬철인산염 내 개별 철-인산 나노입자를 알아내고 일부 탈색된 입자는 철-인산염 나노 네트웍 형태로 보여주었다. nano-XANES에 관한 이 연구는 기존 문헌 상의 철-인산화 형태와는 상반된 보고이며 분광법의 격차를 해소하여 새로운 연구 기회를 제공할 것으로 기대된다.</p><p>나노기술은 빠르게 성장하는 분야로 지난 20년 동안 여러 연구분야로 확대되었다. 또한 재료과학에서 중요한 역할을 하는 재료의 화학적, 물리적 특성을 이해할 수 있는 미세한 특성화 도구로 발전했다. 연구자들은 원자 분해능에서 이미징을 위한 전송전자현미경(TEM, transmission electron microscopy)과 소자별 화학 상태와 데이터를 검출하기 위한 전자 에너지손실 분광학(EELS, electron energy-loss spectroscopy) 등 나노 물질의 스펙트럼을 연구하기 위한 수많은 기술을 개발했다.</p><p>그러나 EELS는 침투 깊이가 떨어지고 다원적 산란으로 한계가 있는 반면, 반대로 X선은 침투력이 뛰어나고 화학적 민감도가 높아 에너지 범위가 넓다. 예를 들어 X선 흡수분광법(XAS, X-ray absorption spectrometry)은 흡수 원자의 화학적 상태를 조사하는데 널리 사용된다. 나노 규모에서 경질 X선 나노탐침과 단일 픽셀 XANES(X-ray absorption near-edge structure)로 만든 정량적 화학 영상을 얻을 수 있었다. 이 연구는 지금까지 nano-XANES라고 알려진 방법을 자세히 설명하고 있다.</p><p>연구진은 스테인리스강과 헤마타이트 나노입자가 혼합된 기준 샘플을 이용해 벤치마크 실험을 수행하며 이 기술을 시연했다. 그 후 이 기술을 적용하여 리튬배터리 입자(LixFePO4 포함)의 화학 특성을 알아내는데 성공했다. nano-XANES의 높은 공간 분해능과 검출 민감도는 복잡한 환경에서 재료특성을 쉽게 알 수 있게 한다. 연구진은 Brookhaven 국립연구소 시설에서 경질 X선 나노탐침 빔라인을 이용해 해당 실험을 수행했다.</p><p>원장(far-field) 회절 패턴을 이용하여 공간 분해능이 높은 위상 영상을 만들 수 있었다. 그런 다음 영상 소프트웨어를 사용하여 원소 지도를 정렬하여 3차원 영상을 만들어 공간적인 화학 상태정보를 생성했다. 사용된 기준 샘플은 스테인리스강 나노입자, 헤마타이트 나노입자, 그리고 두께가 수십~수백 nm에 이르는 다양한 두 개의 혼합물 등이 포함되어 있다.</p> |
| 출처 |
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| 원문URL |
<p>침투력이 우수하고 화학적 민감도가 높은 X선은 불균질 물질을 이해하는데 적합하다. 미국 뉴욕에 있는 National Synchrotron Light Source의 과학자들은 학술지 Science Advances에 nano-XANES로 알려진 형광을 얻는 X선 흡수 근거리 구조와 나노검출기 스캔을 결합함으로써 나노 크기의 화학물질을 알아내는 연구결과를 공개했다.</p><p>연구팀은 50 nm 스캐닝 단계를 이용해 스테인리스강과 헤마타이트 나노입자로 구성된 기준시료의 철 상태를 매핑해 nano-XANES의 해상도를 입증했다. 연구팀은 nano-XANES를 이용해 리튬철인산염(LFP, lithium iron phosphate) 입자 흔적을 2단계로 연구해 청정 리튬철인산염 내 개별 철-인산 나노입자를 알아내고 일부 탈색된 입자는 철-인산염 나노 네트웍 형태로 보여주었다. nano-XANES에 관한 이 연구는 기존 문헌 상의 철-인산화 형태와는 상반된 보고이며 분광법의 격차를 해소하여 새로운 연구 기회를 제공할 것으로 기대된다.</p><p>나노기술은 빠르게 성장하는 분야로 지난 20년 동안 여러 연구분야로 확대되었다. 또한 재료과학에서 중요한 역할을 하는 재료의 화학적, 물리적 특성을 이해할 수 있는 미세한 특성화 도구로 발전했다. 연구자들은 원자 분해능에서 이미징을 위한 전송전자현미경(TEM, transmission electron microscopy)과 소자별 화학 상태와 데이터를 검출하기 위한 전자 에너지손실 분광학(EELS, electron energy-loss spectroscopy) 등 나노 물질의 스펙트럼을 연구하기 위한 수많은 기술을 개발했다.</p><p>그러나 EELS는 침투 깊이가 떨어지고 다원적 산란으로 한계가 있는 반면, 반대로 X선은 침투력이 뛰어나고 화학적 민감도가 높아 에너지 범위가 넓다. 예를 들어 X선 흡수분광법(XAS, X-ray absorption spectrometry)은 흡수 원자의 화학적 상태를 조사하는데 널리 사용된다. 나노 규모에서 경질 X선 나노탐침과 단일 픽셀 XANES(X-ray absorption near-edge structure)로 만든 정량적 화학 영상을 얻을 수 있었다. 이 연구는 지금까지 nano-XANES라고 알려진 방법을 자세히 설명하고 있다.</p><p>연구진은 스테인리스강과 헤마타이트 나노입자가 혼합된 기준 샘플을 이용해 벤치마크 실험을 수행하며 이 기술을 시연했다. 그 후 이 기술을 적용하여 리튬배터리 입자(LixFePO4 포함)의 화학 특성을 알아내는데 성공했다. nano-XANES의 높은 공간 분해능과 검출 민감도는 복잡한 환경에서 재료특성을 쉽게 알 수 있게 한다. 연구진은 Brookhaven 국립연구소 시설에서 경질 X선 나노탐침 빔라인을 이용해 해당 실험을 수행했다.</p><p>원장(far-field) 회절 패턴을 이용하여 공간 분해능이 높은 위상 영상을 만들 수 있었다. 그런 다음 영상 소프트웨어를 사용하여 원소 지도를 정렬하여 3차원 영상을 만들어 공간적인 화학 상태정보를 생성했다. 사용된 기준 샘플은 스테인리스강 나노입자, 헤마타이트 나노입자, 그리고 두께가 수십~수백 nm에 이르는 다양한 두 개의 혼합물 등이 포함되어 있다.</p> |
| 내용 |
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| 첨부파일 |
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