나노기술 및 정책 정보

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효고(兵庫)현립대학 대학원 물질이학연구과 등의 연구그룹이 대형 방사광시설 SPring-8의 높은 간섭성(일관된) X선을 이용한 나노 스케일의 공간 분해능과 프레임 속도 10 fps 이상의 고속 측정을 동시에 가능하게 하는 새로운 ‘렌즈리스 나노 이미징 기술’을 개발함.

연구팀은 시변 회절 패턴을 1프레임마다가 아닌 전체 프레임을 통해 위상 회복함으로써 시료 구조 변화의 영상을 재구성하는‘멀티 샷 CDI(Coherent Diffraction Imaging) 법’을 고안함. 또한, 코히런트 X선으로 조명한 핀 홀상을 ‘존 플레이트’라 불리는 X선 렌즈로 시료 위에 축소 결상함으로써, 관찰 시야만을 한정적이고 균일하게 조명할 수 있는 ‘코히런트 축소 투영 조명 광학계’를 개발, 대형 방사광시설 SPring-8의 BL24XU에 설치한 CDI 장치에 구현함.

본 장치에서는 국소 영역의 고속 관찰이 가능한 개발 방법과 광시야 관찰이 가능한 타이코그래피(ptychography)를 상보 이용할 수 있음. 상 형성에 렌즈를 사용하지 않기 때문에 X선 광학 소자의 가공 한계를 넘는 높은 공간 해상도와 선명한 대비를 얻을 수 있으며, X선의 높은 투과성에 의해 전자현미경으로 관찰할 수 없는 두꺼운 시료의 내부를 대기압 등의 자연 환경 조건에서 비침습적으로 관찰할 수 있음.

본 연구 성과는 미세 구조화가 진행되는 재료 및 디바이스의 기능 상태·동작 중 구조 평가에 응용됨으로써 고성능화에 중요한 기능 메커니즘 및 열화 과정을 규명하는 데 기여할 것으로 기대됨.

본 연구 성과는 Communications Physics(Dynamic nanoimaging of extended objects via hard X-ray multiple-shot coherent diffraction with projection illumination optics)에 게재됨.