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연성 나노소재의 투과전자현미경 분석
Transmission Electron Microscopy for Soft Nanomaterials 원문보기

고분자 과학과 기술 = Polymer science and technology, v.24 no.1, 2013년, pp.45 - 52  

이은지 (충남대학교 분석과학기술대학원)

초록이 없습니다.

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문제 정의

  • 이러한 문제로 연구자들이 쉽게 영상을 얻을 수 없기 때문에 바이오 분야, 금속 및 세라믹 분야에 비해 투과전자현미경의 활용및 분석법 개발이 미약한 편이다. 따라서 본 기고에서는 연성 나노소재의 기본적인 분석기법, 시편 준비법 및 첨단 장비를 간략히 소개하고자 한다(그림5).
  • 일반적인 고체상 나노 구조를 확인할 수 있는 가장 간단한 시편제작법은 앞서 간단히 언급한 것처럼 용액 캐스팅 박막(solution casting film)을 만드는 방법이다. 스핀 코팅 (spin coting)하거나 드롭 캐스팅(dropp casting) 후 열처리 등을 통해 전자빔이 투과 가능한 얇은 박막을 제작함으로서 분자배향 및 배열을 확인하는 것이다. 그러나 이 방법은 기질에 용액의 젖음(wetting) 또는 젖음 불능(dewetting) 현상으로 일정한 박막을 만들기 어렵거나 용액과 기질의 상호작용에 의해 구조의 변형이 일어나는 단점이 있다.
  • 또한 무엇보다도 국가 경쟁력을 갖추기 위해서는 같은 기기를 사용하더라도 운용자의 실력에 따라 분석능력은 현저히 달라짐을 고려하여 연성소재 분야 투과전자현미경 분석전문인력 육성에 힘써야 한다. 아는만큼 보이는 단순한 원리로 단순한 기술자가 아닌 소재에 대한 이해를 바탕으로 한 전문 연구인력의 양성을 추천하는 바이다. 고가의 첨단 장비 인프라 구축도 매우 중요한 사항이지만 대부분의 기기들이 외산 기기에 의존하는 현시점에서 분석 기술과 장비 개발에 대한 인력양성 및 끊임없는 투자는 급변하는 소재 연구 분야의 연구 경쟁력을 확보할 수 있는 초석이 될 것이다.

가설 설정

  • 그림 8. 에폭시 수지 몰딩을 이용한 초미세 박막 절편 제조과정.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
투과전자현미경은 어떤 구조로 이루어쪄있는가? 투과전자현미경의 구조는 광원, 집속렌즈, 대물렌즈, 투사렌즈로 이루어진 광학현미경과 유사하지만 이에 조리개, 스크린, 기록장치들이 추가되어 있다(그림 4).10,11 따라서 영상 형성 원리는 비슷하지만 두 현미경의 가장 큰 차이점은 광원에 있다.
연성소재의 투과전자현미경 분석이 어려운 이유는? 그러나 근본적으로 연성소재의 분석에는 여러가지 제약이 따르는 것이 사실이다. 대부분의 생활성분자(단백질, 핵산, 다당류 등)와 같이 가벼운 원소 C, H, O, N으로 이루어진 유기및 고분자는 고해상도 영상을 얻기 위해 가속전압이 높은 전자빔을 사용하면 시편이 손상되거나 약하게 산란시키면 충분한 명암을 보이지 않고 이로 인해 미세구조를 파악할 수없으며 명암 증가를 위해 염색을 했을 경우 인위적인 모폴로지가 관찰되거나 시편과 실제 화학반응을 일으켜 구조가 변형된 영상을 관찰할 위험이 빈번히 일어난다. 이러한 문제로 연구자들이 쉽게 영상을 얻을 수 없기 때문에 바이오 분야, 금속 및 세라믹 분야에 비해 투과전자현미경의 활용및 분석법 개발이 미약한 편이다.
주사탐침 현미경은 어떤 정보를 제공하는가? 나노과학기술의 발전에 따라 원자 및 분자 크기 수준의 세계를 볼 수 있는 전자현미경의 중요성이 높아지고 있음은 고가의 투과전자현미경(transmission electron microscope, TEM)이 최근 5년 동안 약 60대 이상 국내에서 설치되었음을 통해 가늠할 수 있다. 투과전자현미경은 표면구조형태를 제공하는 주사탐침 현미경(scanning probe microscope), 삼차원 형상과 이차원 표면구조를 제공하는 주사전자현미경(scanning electron microscope) 과 더불어 나노구조에 따른 물리적, 화학적 소재 특성의 상관관계를 규명할 수 있는 강력한 분석기기중의 하나이다. 이차원 영상을 제공하지만 다양한 소재의 복잡한 미세 내부구조를 확인할 수 있다는 장점을 가지고 있기에 시편제조와 장비 운용 및 유지보수가 어렵다는 단점에도 불구하고 그 활용범위가 매우 넓다고 볼 수 있다.
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