초록 ▼

물질을 구성하는 원자와 분자의 초고속 동역학을 관측할 수 있는 세계 최고 성능의 초고속전자회절 장치를 개발하였음. 이 장치는 기존의 기술이 가진 한계를 독창적인 구조를 사용하여 극복하였으며, pump-probe 실험을 통해 세계에서 가장 우수한 시간분해능 (32 펨토초)을 실증하였음. 본 성과는 Nature Photonics에 게제되었으며, 2020년 국가연구개발우수성과 100선 및 최우수에 선정되었음.
세계 최고의 시간분해능을 얻기 위해서 가속기, 레이저, RF 기술을 융합하여 4.4 펨토초의 시간정밀도를 가지는 극초단 펄스

물질을 구성하는 원자와 분자의 초고속 동역학을 관측할 수 있는 세계 최고 성능의 초고속전자회절 장치를 개발하였음. 이 장치는 기존의 기술이 가진 한계를 독창적인 구조를 사용하여 극복하였으며, pump-probe 실험을 통해 세계에서 가장 우수한 시간분해능 (32 펨토초)을 실증하였음. 본 성과는 Nature Photonics에 게제되었으며, 2020년 국가연구개발우수성과 100선 및 최우수에 선정되었음.
세계 최고의 시간분해능을 얻기 위해서 가속기, 레이저, RF 기술을 융합하여 4.4 펨토초의 시간정밀도를 가지는 극초단 펄스 계측 기술도 함께 개발하였으며, 이 기술을 활용하여 테라헤르츠 파형을 실시간으로 계측하는데 성공하였음.
또한 개발된 초고속전자회절장치를 이용하여 Bi, 페로브스카이트 및 기체 시료에 대한 초고속 구조동역학분석 기술을 개발하였으며, 이를 통해 본격적인 초고속 물성 연구를 수행할 수 있는 기반을 마련하였음.
특히 페로브스카이트의 구조동역학 측정은 국내에서 최초로 성공하였음.

(출처 : 서지정보양식 - 초록 203p)

Abstract ▼

A ultrafast electron diffraction (UED) system with world-top performances has been developed, which can be used to detect ultrafast dynamics of molecules and atoms constituting materials. To overcome technocal barriers, a novel structure was employed, which has lead to the world-best temporal resolu

A ultrafast electron diffraction (UED) system with world-top performances has been developed, which can be used to detect ultrafast dynamics of molecules and atoms constituting materials. To overcome technocal barriers, a novel structure was employed, which has lead to the world-best temporal resolution of 32 fs proven by a pump-probe experiment. This achievement was published in Nature Photonics and was selected as a most excellent one among the 100 excellent achievements in the national R&D activities in 2020.
A technology for the measurement of a ultrashort pulse has also been developed by combining accelerator, laser, and RF technologies, which has a temporal accuracy of 4.4fs. It has also successfully applied to the measurement of the electromagnetic wave form in THz range.
The UED has been applied to the investigation and analysis of a ultrafast structural dynamics of Bi, perovskite, and a gas material, which would make it possible to actively study the ultrafast dynamics of materials.

(source : BIBLIOGRAPHIC INFORMATION SHEET - Abstract 204p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 3
• 보고서 요약서 ... 5
• 요 약 문 ... 7
• SUMMARY ... 9
• CONTENTS ... 11
• 목차 ... 13
• 표목차 ... 15
• 그림목차 ... 16
• 제1장 연구개발의 개요 및 필요성 ... 23
• 제1절 연구개발의 개요 및 목적 ... 25
• 제2절 연구개발의 필요성 ... 26
• 제3절 연구개발의 범위 ... 27
• 1. 초고속 방사선 시간 정밀도 및 안정도 향상 ... 27
• 2. 초고속 방사선을 이용한 시분해 나노 물성 분석 기술 개발 ... 27
• 3. 소형 초고속 전자회절 장치 개발 ... 27
• 제2장 국내외 기술 개발 현황 ... 29
• 제1절 초고속 전자회절 및 전자현미경 장치 기술 동향 ... 32
• 1. 분자 및 원자의 결합 구조를 분석하는 전자회절 및 전자현미경 장치 ... 32
• 2. Single-shot 분석으로 더 정밀하고 정확하게 순간 변화를 포착하기 위한 고에너지 전자빔을 이용한 초고속 펌프-프로브 전자 회절 및 이미징 분석 장치의 필요성 ... 34
• 3. 새로운 과학 발견 및 원리 규명을 위한 도구, 초고속 전자회절 및 현미경 장치 개발의 중요성 ... 37
• 4. 핵형성, 질량 이동 과정, 양자 물질의 특성 발현 등의 원리 규명, 또한 광자 제어 기술과 같이 이를 이용하기 위한 기술 개발을 위한 고정밀 시간 동기화 및 제어 기술의 필요성 ... 38
• 5. 상용화된 저에너지 전자회절 및 현미경 시스템의 시장 현황 및 향후 고에너지 초고속 전자회절 및 현미경 장치의 수요 예측 ... 39
• 제2절 초고속 펌프/프로브 기술 동향 ... 39
• 1. 테라헤르츠기반 초고속 펌프/프로브 기술 ... 39
• 2. 인공광합성, 생체 양자화학 연구 동향 ... 40
• 3. 자성물질 스핀동역학 연구 동향 ... 42
• 4. 고온 초전도체 물질 연구 동향 ... 44
• 제3장 연구개발수행 내용 및 성과 ... 47
• 제1절 초고속 방사선 시간 정밀도 및 안정성 향상 ... 49
• 1. 초고속 방사선 측정 기술 개발 ... 49
• 2. 전자빔-레이저 시간 안정화 기술 개발 ... 60
• 제2절 초고속 방사선을 이용한 시분해 나노 물성 분석 기술 개발 ... 73
• 1. 초고속 방사선을 이용한 고체시료 측정 기술 개발 ... 74
• 2. 초고속 방사선을 이용한 기체시료 측정 기술 개발 ... 112
• 제3절 소형 초고속 전자회절 장치 개발 ... 120
• 1. 초소형 정전형 가속기 개발 ... 120
• 2. 반사형 초고속 전자 회절 기술 개발 ... 125
• 제4절 차세대 THz 개발 ... 131
• 1. 소형 전자기속기 기반 첨단 방사선 응용 시설 기반 구축 ... 131
• 2. 고주파 테라헤르츠 발생을 위한 수치 해석 연구 ... 148
• 3. 테라헤르츠 영역에서의 비선형성 증대 및 초고속 동력학 연구 ... 155
• 4. 테라헤르츠 대역의 공명을 이용한 분광학 연구 ... 163
• 제4장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 191
• 제1절 성과목표별 달성 실적 ... 193
• 제2절 세부성과별 달성 실적 ... 193
• 제3절 관련 분야에의 기여도 ... 197
• 제5장 연구개발결과의 활용계획 ... 199
• 서지정보양식 ... 203
• BIBLIOGRAPHIC INFORMATION SHEET ... 204
• 끝페이지 ... 205