초록 ▼

□ 연구개요
본 연구는 액상 시료의 투과전자현미경 (TEM: Transmission Electron Microscopy) 관찰을 가능하게 하는 액상투과전자현미경 (liquid-cell TEM) 분석법을 원천적 수준에서 발전시키는 것을 목표로 하였다. 이를 위하여 액상투과전자현미경 분석법의 핵심부인 liquid-cell을, 두 장의 그래핀 사이에 자가조립에 의해 형성되는 나노포어 어레이를 끼워 만드는 새로운 방식을 제안하였다. 이렇게 제조된 시편은 그래핀의 얇은 두께 (~0.3nm)로 인해 초고해상도 이미징이 가능하면서, 일정한

□ 연구개요
본 연구는 액상 시료의 투과전자현미경 (TEM: Transmission Electron Microscopy) 관찰을 가능하게 하는 액상투과전자현미경 (liquid-cell TEM) 분석법을 원천적 수준에서 발전시키는 것을 목표로 하였다. 이를 위하여 액상투과전자현미경 분석법의 핵심부인 liquid-cell을, 두 장의 그래핀 사이에 자가조립에 의해 형성되는 나노포어 어레이를 끼워 만드는 새로운 방식을 제안하였다. 이렇게 제조된 시편은 그래핀의 얇은 두께 (~0.3nm)로 인해 초고해상도 이미징이 가능하면서, 일정한 크기와 배열을 가지는 챔버로 인해 TEM 촬영이 혁명적으로 쉽고 빨라진다는 큰 장점을 가지게 되는데, 본 연구에서는 이러한 장점을 실험적으로 검증하였다. 개발된 새로운 liquid-cell을 이용하여, 화학 및 생물/의학적 의미를 가지는 응용연구를 수행하여 나노파티클 등의 나노/바이오 물질에 대한 새로운 과학적 사실을 밝혀내는 성과 또한 얻었다.

□ 연구 목표대비 연구결과
본 연구는 네 가지의 세부적인 연구목표를 가진다. 먼저, 새로운 나노챔버 어레이의 제조방법 개발을 수행하기 위해, 양극 산화 알루미늄막(AAO)을 자가조립된 나노포어 어레이로 사용하고 그래핀으로 위/아래 양쪽 면을 덮어 다수의 나노챔버를 한번에 형성하는 제조방법을 개발하였다. 두 번째로, 개발된 나노챔버 어레이의 실험적 검증을 위해, 제조된 시편을 이용하여 액상 샘플의 실시간 전자현미경 분석을 수행하였다. 이 분석에서는 나노파티클의 브라운 운동을 측정하여 개발된 나노챔버 어레이가 TEM의 진공 환경 내에서 성공적으로 액체의 증발을 막을 수 있다는 사실을 검증하였으며, 액체 내에 존재하는 금속 나노파티클의 고분해능 촬영 실험을 통해 시편 제조에 사용된 그래핀 윈도우가 원자 수준의 높은 분해능을 달성하게 해준다는 사실 또한 검증하였다. 세 번째로, 제조된 나노챔버를 이용한 과학적 응용연구를 수행하기 위해, 금속 나노파티클이 액체 환경 내에서 합쳐져 (coalescence) 성장하는 현상을 분석하였는데, 다수의 챔버를 쉽게 한번에 제조할 수 있는 본 연구결과의 특성을 통하여, 통계적 분석이 가능할 정도로 많은 데이터를 쉽게 얻을 수 있다는 장점을 확인하였고, 더 나아가 coalescence 현상에 대한 실험적 탐구를 수행할 수 있었다. 마지막으로, 실시간 전자현미경 분석을 세계 최고 성능의 TEM을 이용하여 수행하는 연구목표는, 미국 로렌스 버클리 국립연구소와의 협업을 통해 그 연구소가 보유한 TEM을 이용해 나노/바이오 물질의 성장에 대한 분석을 수행하여 달성하였다. 또, 추가로 수행된 연구에는 나노챔버 어레이 제조방법의 개선이 있는데, 양극 산화 알루미늄막의 자가조립된 패턴을 실리콘 질화막으로 옮겨, 개선된 나노챔버의 제조가 가능하다는 가능성을 보일 수 있었다. 즉, 계획된 모든 연구목표에 대해 성공적인 연구결과를 얻었고 추가적으로 얻어진 연구결과도 있어, 본 연구계획이 성공적으로 추진되었음을 확인할 수 있다.

□ 연구개발결과의 중요성
본 연구개발결과는 새로운 분야이자 그 가능성이 크게 인정받고 있는 분야인 액상투과 전자현미경 분석 분야에서 널리 쓰일 수 있는 새로운 도구를 제시한다는 관점에서 큰 중요성을 가지고 있다. 이 새로운 나노챔버는 고분해능 촬영이 가능하다는 우수한 기능성 이외에도 쉽게 제조가 가능하고 쉽게 반복 실험이 가능하다는 높은 활용성을 지니고 있어, 많은 연구자들에게 사용될 수 있는 기반기술이며 새로운 과학적 원리를 탐구할 수 있는 가능성을 열어 주는 기술이다. 이러한 측면에서 학문적/인력양성 측면의 높은 기대효과를 가지고 있으며, 기술/경제/산업적 측면의 기대효과에서도 미래 액상 나노물질의 합성, 성장, 분석, 응용 등 여러 분야에서의 활용될 수 있는 높은 가능성을 보이고 있다.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 4
• (1) 제안된 연구주제의 특징 ... 4
• (2) 새로운 나노챔버 어레이의 제조방법 개발 ... 5
• (3) 제조된 나노챔버 어레이의 실험적 검증을 위한 액상투과전자현미경 분석 ... 5
• (4) 제조된 나노챔버를 이용한 과학적 응용연구 ... 6
• (5) 세계 최고 성능의 TEM을 이용한 분석 및 개선된 나노챔버 어레이의 제조에 관한 연구 ... 8
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 8
• 4. 참고문헌 ... 9
• 5. 연구성과 ... 11
• 끝페이지 ... 11