나노기술 및 정책 정보

• 목록

​

​

레이저 빔은 매우 정밀한 방식으로 재료의 특성을 변환하는데 사용할 수 있음. 이 원칙은 이미 재기록 가능한 DVD와 같은 기술에서 널리 사용되고 있음. 그러나 기본 프로세스는 일반적으로 상상할 수 없을 정도로 빠른 속도와 지금까지 직접적인 관찰을 피할 수 있는 작은 규모로 발생함.

독일 괴팅겐 대학과 괴팅겐의 생물 물리 화학 막스 플랑크 연구소(MPI)의 연구진은 최초로 나노미터 해상도와 슬로우 모션으로 결정 구조의 레이저 변형을 전자 현미경으로 촬영함.

Thomas Danz와 Claus Ropers 교수를 포함한 팀은 원자 규모로 얇은 황과 탄탈 원자 층으로 구성된 물질의 특이한 특성을 이용함. 실온에서 결정 구조는 작은 파동 구조로 왜곡되어 ‘전하 밀도 파’가 형성됨.

더 높은 온도에서는 원래의 미세한 파동이 갑자기 사라지는 위상 전이가 발생함. 전기 전도도도 급격하게 변하는데, 이는 나노전자공학에서 흥미로운 효과임.

연구진은 짧은 레이저 펄스로 위상 전이를 유도하고 전하 밀도 파동 반응의 필름을 기록함.

괴팅겐 대학의 Thomas Danz는 "우리가 관찰한 것은 재료가 다음 단계로 전환되는 작은 영역의 빠른 형성과 성장"이라며, "괴팅겐에서 개발된 초고속 투과 전자 현미경은 오늘날 세계에서 이러한 이미징에 대해 가장 높은 시간 해상도를 제공한다."고 설명함.

실험의 특징은 새로 개발된 이미징 기술에 있으며, 이는 이 상전이에서 관찰되는 특정 변화에 특히 민감함. 괴팅겐 물리학자들은 결정의 파동에 의해 산란된 전자로만 구성된 이미지를 촬영하기 위해 이를 사용함. 그들의 최첨단 접근 방식을 통해 연구자들은 빛으로 인한 구조 변화에 대한 근본적인 통찰력을 얻을 수 있음.

괴팅겐 대학의 Nano-Optics 및 Ultrafast Dynamics의 리더이자 생물 물리 화학 MPI의 책임자인 Claus Ropers 교수는 "우리는 이미 우리의 이미징 기술을 다른 결정 구조로 이전할 수 있는 위치에 있다."라고 말하며, “이러한 방식으로 우리는 고체 물리학의 근본적인 질문에 답할 뿐만 아니라 미래의 광학적으로 전환 가능한 물질인 지능형 나노전자공학에 대한 새로운 관점을 열었다.”고 덧붙임.

본 연구 성과는 Science ("Ultrafast nanoimaging of the order parameter in a structural phase transition")에 게재됨