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AFM을 이용한 에너지소재의 전기화학 특성 연구 원문보기

세라미스트 = Ceramist, v.20 no.1, 2017년, pp.47 - 52  

권오웅 (성균관대학교 신소재공학부) ,  김윤석 (성균관대학교 신소재공학부)

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문제 정의

  • 8,9) 이와 같은 다양한 전기화학 측정 방법 중, 대표적인 AFM 측정 기술로는 electrochemical strain microscopy(ESM)와 전압-전류 곡선이 있으며, 이를 통해 시편의 이온 거동 혹은 전기화학 반응을 수 피코미터(pm)의 수직 분해능와 수 나노미터(nm) 수준의 공간 분해능으로 분석이 가능하게 되었다. 본 지면을 통해 AFM 측정 기술인 ESM 및 전압-전류 곡선 등을 이용한 에너지 소재의 전기화학 특성을 연구하는 방법에 대해서 논하려고 한다.
  • 앞에서 ESM을 통해 이온 거동에 의한 전계 인가에 따른 시편의 전기기계적인 신호를 읽어 들여 전기화학 특성을 분석하는 방법에 대하여 살펴보았다. 시편에 인가한 전압에 의하여 이온, 공공 등의 움직이거나 전기화학 반응에 의해서 산화/환원 반응이 일어날 경우, 그에 따라 국부적인 영역에 대한 stoichiometry의 변화에 의해서 전기적 특성의 변화가 야기될 수 있다.
  • 지금까지 AFM의 측정 기술들을 이용하여 에너지소재의 전기화학적 특성 연구 방법 및 이에 대한 기본적인 원리에 대하여 살펴보았다. AFM을 이용한 전기화학 특성측정은 물질의 다양한 기계적, 전기적 특성에 대한 기초적인 제공이 가능할 뿐만 아니라, 기존 벌크 크기의 전기화학 특성 연구에서의 한계점 극복이 가능하다는 점을 확인했다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
전기화학이란 무엇인가? 전기화학(Electrochemistry)이란 전기적 현상이 수반되는 화학 현상을 의미한다. 일상생활에서 쉽게 관찰이 가능한 금속의 부식 현상을 비롯하여서, 전기도금, 제련, 센서, 배터리와 저장장치 등의 다양한 분야에서 전기화학 현상이 관찰 및 활용됨에 따라서, 전기화학 특성 관찰에 대한 연구가 지속적으로 이뤄지고 있다.
기존의 에너지소재에서의 전기화학 현상 분석은 어떤 방법이 주로 이용되었는가? 이러한 에너지소재에서의 전기화학 현상을 분석하기 위해서, 기존 분석 방법의 경우는 작게는 수십에서 수백 마이크로미터(μm) 크기의 상부 전극을 통한 전기적 측정 방법이 주로 이용되었으며, 이를 통해서 대상 시편의 거시적인 전기화학 특성을 판단하게 된다. 그러나 입계를 포함한 결함 혹은 제2상 등이 존재하여 시편이 균일하지 않은 상황에서는, 기존의 거시적인 측정 방법으로는 시편의 전체적인 평균 정보만을 분석할 수 있으며, 특정 위치에서의 국부적인 전기화학 특성 분석은 현실적으로 불가능하게 된다.
국부적인 영역에 대한 전기화학 분석 도구 및 방법에 대한 고찰이 필수적이라고 판단하게 된 배경은 무엇인가? 이러한 에너지소재에서의 전기화학 현상을 분석하기 위해서, 기존 분석 방법의 경우는 작게는 수십에서 수백 마이크로미터(μm) 크기의 상부 전극을 통한 전기적 측정 방법이 주로 이용되었으며, 이를 통해서 대상 시편의 거시적인 전기화학 특성을 판단하게 된다. 그러나 입계를 포함한 결함 혹은 제2상 등이 존재하여 시편이 균일하지 않은 상황에서는, 기존의 거시적인 측정 방법으로는 시편의 전체적인 평균 정보만을 분석할 수 있으며, 특정 위치에서의 국부적인 전기화학 특성 분석은 현실적으로 불가능하게 된다. 따라서 국부적인 영역에 대한 전기화학 분석 도구 및 그 방법에 대한 고찰은 필수적이라고 말 할 수 있다.
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참고문헌 (15)

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