나노기술 및 정책 정보

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중국과학원 상하이(上海, 상해) 마이크로 시스템 및 정보기술 연구소 산하 "센서 기술 국가 중점 실험실" 리신신(李昕欣, 이흔흔) 연구팀은 최초로 원 위치 전자 현미경(TEM)을 이용한 관측 기술을 이용하고, 열역학 매개변수 측정 검증을 이용하여 원자 레벨 차원에서 산화 아연 나노 와이어(Nano wire)의 나노 스케일 효과(Nanoscale effect) 관계 메커니즘을 해석하는데 성공하였음.

연구팀은 원 위치 TEM 기술을 이용하여 실시간으로 두 가지 다른 스케일의 ZnO 나노 와이어가 SO2 기체 분위기 하에서의 형태 변화 과정을 관찰하고, 작은 스케일의 ZnO 나노 와이어가 반응 과정에서 핵집 구조(Nuclear sheath structure)를 형성하여 비교적 큰 스케일의 ZnO 나노 와이어로 하여금 뚜렷한 변화를 발생시키지 않게끔 한다는 점을 입증하였음.

연구팀은 또한 독창적인 "공진하는 캔틸레버 빔(Resonant cantilever beam) 온도 변화 마이크로 무게 측정 방법"을 통해 두 가지 ZnO 나노 와이어와 SO2 역할의 엔탈피(enthalpy) 변화 수치를 추출하고 정량(定量) 결과를 이용하여 두 가지 나노 와이어 간 존재하는 뚜렷한 활성 차이의 열역학 원인을 해석하고, ZnO 나노 와이어와 SO2 반응 효과 간의 관계를 제시하였음.

"구면 수차 수정(Spherical aberration correction) 전자 현미경"을 이용하여 두 가지 샘플의 원자 레벨 차이를 분석하고 작은 사이즈 샘플의 결정격자 팽창을 관측하였으며, 활성이 향상되는 합리성을 입증하였음.

연구팀은 원 위치 TEM 표면 특징을 통해 해석한 구성 효과 관계에 기반하여 다른 스케일의 ZnO 나노 와이어가 SO2에 대해 각각 실행하는 캡처 및 금고(Capture and imprisonment)와 센서 검출 응용에 대한 탐색 연구를 수행하였음.

이번 연구를 통해 나노 소재의 최적화 디자인 및 평가를 위한 새로운 방법을 제공하였음.

본 연구 성과는 ‘Nano Letters’ ("Quantitative Structure–Activity Relationship of Nanowire Adsorption to SO2 Revealed by In Situ TEM Technique")에 게재됨.