과학자들은 단 1나노미터의 놀라운 해상도로 빛에 대한 표면의 반응을 포착할 수 있는 획기적인 현미경을 발명했습니다. 이러한 발전으로 인해 개별 분자와 작은 결함을 포함하여 원자 수준에서 구조를 관찰하는 것이 가능해졌습니다. 이러한 특징을 관찰할 수 있다는 것은 극도로 작은 크기(옹스트롬 규모)의 나노물질과 표면을 개발하고 개선하기 위한 중요한 진전입니다.
팁 진동 진폭이 매우 낮은 산란형 근거리 광학 현미경. 이미지 출처: 쿠마가이 다카시
이렇게 작은 규모에서 빛이 물질과 어떻게 상호 작용하는지 연구하는 것은 기술과 재료 과학의 발전에 매우 중요합니다. 다이아몬드의 결함이나 전자 장치의 개별 분자와 같은 원자 수준의 특징은 재료의 거동과 성능에 상당한 영향을 미칠 수 있습니다. 이러한 효과를 진정으로 이해하고 조작하려면 광학 현미경이 더 작은 규모에 도달하도록 계속해서 발전해야 합니다.
독일 막스플랑크학회의 프리츠-하버 연구소 연구원과 일본 분자과학연구소/종합연구대학(SOKENDAI), 스페인 CIC nanoGUNE의 국제 협력자들이 1나노미터의 공간 분해능을 갖춘 산란형 주사형 근거리 광학현미경(s-SNOM) 방법을 개발했습니다. ULA-SNOM(초저 팁 진폭 s-SNOM)이라고 불리는 이 기술은 고급 현미경 방법을 결합하여 원자 수준에서 재료를 시각화합니다.
기존 s-SNOM 방법은 레이저 조사 프로브 팁을 사용하여 표면을 스캔하며 일반적으로 10~100나노미터의 분해능을 달성합니다. 그러나 이것은 원자 규모 이미징에는 충분하지 않습니다. s-SNOM을 비접촉 원자력 현미경(nc-AFM)과 결합하고 가시 레이저 조명 하에서 은색 프로브 팁을 사용하여 연구원들은 작은 부피에 국한된 플라즈몬 공동(특수 광장)을 만들었습니다. 이는 옹스트롬 규모의 미세한 광학 대비를 허용합니다.
이 접근 방식을 통해 과학자들은 가장 작은 규모의 재료를 연구할 수 있으며 잠재적으로 전자 제품이나 의료 기기를 위한 새로운 재료 설계의 발전으로 이어질 수 있습니다. 이렇게 높은 정밀도로 원자 결함 및 나노 크기 구조와 같은 특징을 이미지화할 수 있다는 것은 광학 공학 및 재료 과학에 새로운 가능성을 열어줍니다.
전체적으로, 이 개발은 원자 수준의 정밀도로 표면을 특성화하는 귀중한 도구를 제공하여 단일 분자 및 원자 규모 광학 현미경의 미래 발전에 기여합니다.
/scitechdaily에서 편집됨