나노기술 및 정책 정보

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츠쿠바(筑波)대학 연구그룹이 나노 세계에 있어 전자가 만들어 내는 1조분의 1초 세계를 시각화하는 데 성공함.

연구진은 물질 표면의 원자 구조 및 전자 상태를 원자 1개 크기로 확인할 수 있는 높은 공간 분해능을 갖는 주사터널현미경(STM)과 1피코초의 시간 분해능을 갖는 레이저 기술 분석법을 결합한 ‘시간 분해 Thz-STM’을 개발, C60 풀러렌이 배열된 얇은 막 속에 주입된 전자가 나노 크기 스케일로 만들어내는 초고속 다이내믹스(거동)를 시각화하는 데 세계 최초로 성공함.

연구진은 ‘시간 분해 Thz-STM’를 대표적 유기 반도체인 C60 박막에 적용했으며, 광 펄스 여기(勵起)를 통해 주입된 자유전자가 C60 박막 중에 퍼져, 박막을 제작한 금 기판으로 돌아가거나, 주입 전 원래 상태로 완화되는 모습을 관찰하는 데 성공함.

본 연구 성과로 인해 표면 및 계면의 국소 구조와 결함 등 나노 스케일 구조의 혼란이 전자 다이내믹스에 주는 영향을 실공간에서 직접 평가할 수 있게 됨.

향후, 펨토초 시간 영역에서 나타나는 고속 현상의 파악 외에, 세포 및 세포를 형성하는 분자 분석 등 생물 분야로도 응용될 것으로 기대됨.

본 연구 성과는 ACC photonics (Terahertz Scanning Tunneling Microscopy for Visualizing Ultrafast Electron Motion in Nanoscale Potential Variations)에 게재됨.