나노기술 및 정책 정보

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코넬 대학교(Cornell University) 연구팀이 2017년 개발한 고출력 검출기와 Ptychography라는 기술을 조합하여 0.039 nm까지 측정된 나노스케일 해상도에 대한 세계 기록을 세웠었음. 이제 이 연구팀은 복잡한 알고리즘을 사용하여 샘플을 쉽게 손상시키지 않는 피코 미터 (1 조 미터) 정밀도로 더 빠르고 효율적인 이미징을 달성하는 새로운 형태의 Ptychography를 개발하여 한 단계 발전하였음. 전자 현미경은 쓰라린 아이러니를 기반으로 함. 전자 빔을 사용하여 과학자들은 생체 분자와 물질의 원자 구조를 들여다 볼 수 있지만 전자는 대상물을 손상시킬 수 있음. 시료를 태우지 않을 정도의 양에 해당하는 전자만을 공급할 수도 있지만, 보고 싶은 영상을 보기 위해서는 반드시 필요한 양의 전자가 공급되어야 함. 그렇지 않으면 모든 것이 노이즈에 파묻혀 버리므로 절충점이 필요함. 연구팀은 탐지기의 초점을 흐리게 하고 빔을 흐리게 하여 최상의 결과를 얻었을 때 아이러니가 추가로 발생하게 됨. 이는 직관적이지 않기 때문임. 일반적으로 이미지를 촬영하기 위한 최상의 조건은 얻을 수 있는 가장 작은 지점에 초점을 맞춘 빔일 것임. 하지만 알고리즘을 통해 흐림의 모양을 복구 할 수 있기 때문에 초점이 맞지 않는 접근 방식이 더 많은 정보를 제공하기 때문에 효과적임. 이는 모든 전자를 개별적으로 세는 하드웨어와 개수된 개별 전자를 확인하는 소프트웨어의 결합이 있기 때문에 가능한 것임.

본 연구 성과는 ‘Nature Communications’ ("Mixed-State Electron Ptychography Enables Sub-Angstrom Resolution Imaging with Picometer Precision at Low Dose") 지에 게재됨