나노기술 및 정책 정보

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오스트리아 그라츠 공과 대학(TU Graz)의 연구진은 프랑스의 전문가들과 함께 소위 표면 포논(surface phonon)을 3차원으로 이미징하는 데 최초로 성공함. 이는 새롭고 효율적인 나노기술의 개발을 가속화 할 수 있음.

현미경, 데이터 저장 또는 센서 기술 등 특정 기능이 필요한 많은 첨단 기술 응용 분야는 재료 표면 근처의 전자기장 구조에 의존함. 나노 시스템에서 이른바 표면 포논, 즉 원자 격자의 시간적 왜곡은 물리적 및 열역학적 특성에 결정적으로 기여함.

표면 포논을 특별히 조작할 수 있다면 나노 표면을 가진 두 구성 요소 사이의 더 나은 열전도 또는 열전달을 달성할 수 있음. 이것은 예를 들어 감지기, 센서 또는 고효율 수동 냉각 시스템에 사용될 수 있음. 또한 표면 포논은 전자기 에너지를 원적외선 범위에 스펙트럼으로 집중시킴. 이를 통해 초고해상도 렌즈, 개선된 진동 분광기 또는 기타 응용 분야에 적용할 수 있음.

연구진은 이러한 격자 진동을 전자빔으로 자극하고 특수 분광법으로 측정한 다음 단층 촬영으로 재구성함. 결과적으로 마그네슘의 표면 포논에 의해 생성된 적외선 필드 산화물 나노큐브가 처음으로 3차원으로 보이게 되었고 공간 분포를 식별할 수 있었음. 특히 이를 통해 높은 필드 향상과 그 결과 환경과 특정 포논의 강력한 상호 작용이 있는 사이트를 이미지화 할 수 있었음.

연구진은 최신 주사 투과 전자 현미경(STEM)을 사용하여 이러한 복사 물질 상호 작용을 나노미터 규모로 측정했고, 이것을 허용하는 현미경은 세계에 극소수에 불과하며 그중 하나는 오르세에 있음. 포논의 3D 이미징 개념은 ESTEEM3이라는 범 유럽 프로젝트를 계획하는 동안 개발했음. 응용 전자 에너지 손실 분광학 및 전자 단층 촬영 분야에서 그라츠 공과대학의 연구진은 세계 최고의 작업 그룹 중 하나임.

본 연구 성과는 Science ("Three-dimensional vectorial imaging of surface phonon polaritons")에 게재됨.