National Research and Development Corporation, 바카라 커뮤니티 [Nakabachi Ryoji 의장] (이하 "AIST")Nanomaterials Research Division[연구 부서 책임자 사사키 테스시] Chiga Ryonori, 실시간 바카라 현미경 그룹, Suenaga Kazuchi 선임 연구원 및 연구 사업부, Vienna 대학교, 로마 La Sapienza 대학, Nippon Electronics Co, Ltd 실시간 바카라 현미경을 개발하여 이전보다 2 배 이상 높은 공간 분해능을 생성했으며, 재료의 가장 기본적인 특성 중 하나 인 원자의 가장 근본적인 특성 중 하나입니다 (그리드 진동)를 파도로 측정하는 방법을 개발했습니다 결과적으로, 그것은 단 하나의 원자 두께입니다그래 핀처음으로 단일 그리드 진동을 측정 할 수있었습니다
격자 진동은 열전도율, 전기 전도성 및 광학적 특성과 같은 재료 특성에 깊이 관여하므로 나노 물질의 장치 응용을 고려할 때 상세한 이해가 필수적입니다 그러나 기존의 방법은 벌크 샘플의 평균 신호 만 허용하며 측정 할 수있는 제한된 샘플이 있습니다 이번에 개발 된 기술은 원자를 구성하는 핵 및 실시간 바카라의 위치가 원자의 진동으로 인해 약간 이동된다는 사실을 활용하여 격자 진동의 에너지와 운동량을 측정하는 방법입니다 이 기술을 사용하여 원칙적으로 모든 재료의 격자 진동은 10 nm의 국소 영역에서 측정 될 수 있습니다 이를 통해 이전에는 이전에 이론적 계산이었던 다양한 나노 물질의 격자 진동을 직접 측정 할 수 있으며 현재까지 재료 과학의 발달에 크게 기여할 수 있습니다 또한, 엔지니어링은 격자 진동에 의한 성능에 직접적인 영향을 미치는 열전 요소, 광실시간 바카라 장치, 초전도체 등의 연구 및 개발에 기여할 것으로 예상된다
이 업적에 대한 자세한 내용은자연에 온라인 게시 2019 년 8 월 12 일 (영국 주간 시간)
 |
| 격자 진동에 의해 생성 된 파도의 이미지 |
최근 Nanodevices의 최소화로 인해 Nanodevices의 성능을 향상시키는 열쇠라는 나노 물질의 특성에 대한 자세한 이해가 이루어졌습니다 그중에서도 열전도, 전기 전도 및 광학적 특성과 같은 다양한 특성을 포함하는 격자 진동은 나노 디바이스의 에너지 효율에 영향을 미치며 상세한 이해가 필요했습니다 격자 진동은 에너지와 운동량을 가지며 파도와 입자로서 행동을합니다 격자 진동의 에너지와 운동량을 정확하게 측정함으로써, 다른 파동 성분을 추출 할 수 있습니다 이것은 예를 들어, 열 전도도에 영향을 미치는 파의 성분 만 추출하고 나노 물질의 열 특성에 대해 논의 할 수있게한다 지금까지, 재료의 격자 진동은 X- 선 및 중성자 빔을 사용한 분광법을 사용하여 측정되었지만 측정 할 수있는 샘플의 수는 두께가 몇 µm ~ 1mm 인 벌크 샘플로 제한되었습니다 또한, 종래의 실시간 바카라 현미경이 사용된다실시간 바카라 에너지 손실 분광법 (EELS)의 에너지 해상도 | 약 1eV였으며, 처음에는 격자 진동에 대한 정보를 측정 할 수 없었습니다 X- 레이 및 중성자 빔을 사용한 분광법은 충분한 에너지 분해능을 제공하지만, 평균 신호는 넓은 범위 (1 µm)에서 얻어 지므로 그래 핀과 같은 많은 나노 물질의 격자 진동을 국소 적으로 측정 할 수 없어 재료의 결함과 결함을 초래할 수 없습니다Edge의 영향 논의 할 수 없었습니다 따라서, 격자 진동에 관여하지만 세부 사항이 알려지지 않은 초전도성의 메커니즘을 명확히하기 위해, 일부 열전 재료에서 발생하는 저열 전도 메커니즘은 높은 정확성 및 민감도로 격자 진동을 측정하는 방법이 필요했습니다
AIST는 나노 물질 분석을 전문으로합니다낮은 가속도 실시간 바카라 현미경를 개발하기 위해 노력하고 있습니다 저속 실시간 바카라 현미경은 높은 공간 분해능을 달성하고 관찰 된 샘플에 대한 손상을 감소 시켰으며, 지금까지 나노 물질에 대한 많은 연구에 기여했습니다 (2010 년 12 월 16 일,2014 년 9 월 16 일,2015 년 7 월 31 일,Aisode Press 발표 2018 년 4 월 19 일) 이들은 구조적 분석에 중점을두고 있지만, 우리는 또한 실시간 바카라 현미경을 사용하여 재료 분석의 가능성을 확장하기 위해 샘플의 물리적 특성을 동시에 평가하는 방법을 개발하고있다
또한,이 개발은 저 차원 재료의 원자 수준의 물리적 특성 개발을위한 과학 과학 연구 보조금 보조금 (2017-2020)과 고급 모노 마이 밍 분광학 (2016-2020)에 대한 연구를위한 과학 과학 연구 보조금 보조금을위한 일본 사회의 지원을 받았다
이번에는 세계 최고 에너지 해상도 (20-30 Mev)에 대한 낮은 가속도실시간 바카라 현미경을위한 모노 크로이터이로 인해 격자 진동으로 인한 미세 신호를 감지 할 수 있습니다 또한, 우리는 세계 최고 수준의 공간 해상도와 에너지 해상도를 결합한 새로운 전기 광학 시스템을 설계했으며, 10 nm 이하의 범위에서 격자 진동의 에너지와 운동량을 측정 할 수있는 장치를 개발했습니다 에너지와 운동량을 동시에 측정함으로써, 파도로서 격자 진동의 다양한 특성 (진동 모드)을 조사 할 수있었습니다 저속 실시간 바카라 현미경의 개발 및 조정은 Jeol Co, Ltd에 의해 수행되었으며, 나노 물질의 격자 진동 측정은 비엔나 대학교에서 수행되었다 또한 로마 대학교 La Sapienza는 이론적 계산을 수행하고 진동 모드를 실험파로 해석했습니다
 |
| 그림 1 : 이번에 개발 된 세계 최고 수준의 에너지 해상도를 가진 새로운 실시간 바카라 현미경 |
X- 선 및 중성자 빔을 사용한 종래의 분광법에서, 격자 진동은 인접한 원자 사이에 작용하는 전기력 (편광)을 사용하여 측정되므로, 인접한 원자의 유형이 극성이있을 때 격자 진동은 측정 될 수 있지만, 동일하게 비극적 재료의 격자 진동은 측정되지 않았다 이번에 측정 방법이 개발되면, 핵 근처의 샘플 패스를 통과하고 광범위하게 산란하는 실시간 바카라 만, 각 원자에 의해 생성 된 편광을 사용하여 격자 진동을 측정 할 수 있습니다 실제로 비극성 물질 인 그래 핀의 격자 진동음향 모드and광학 모드에 대한 측정 결과 이러한 실제 측정은 우리가 개발 한 시뮬레이션의 측정과 매우 유사했습니다 (그림 2 하단) 이것은 비극성 재료조차도 격자 진동으로 인해 강한 신호를 얻을 수 있음을 보여 주었다 인접한 원자 사이의 편광보다는 개별 원자에 의해 생성 된 분극을 측정하는이 기술을 사용하여, 인접한 원자가 극성을 갖는지 여부에 관계없이 격자 진동을 측정 할 수있다
 |
| 그림 2 그래 핀 격자 진동 (상단) 및 시뮬레이션 결과 (하단)의 각 진동 모드에 대한 에너지 및 운동량의 실제 측정 |
이번에 개발 된 장치를 사용하여 기존의 방법 1 µm에서 공간 분해능이 크게 개선되어 약 10 nm 범위에서 격자 진동의 에너지 및 운동량을 측정 할 수 있도록하여 재료 및 로컬 격자 진동의 결함을 캡처 할 수 있습니다 실제로 흑연 조각의 상단에서 성장한 길쭉한 그래 핀 (그래 핀 나노 리본)의 격자 진동은 측정되었고, 음향 모드의 강도 (도 3의 상단 중심) 및 광학 모드 (도 3의 오른쪽 상단)는 진동 모드 중에서 매핑 된 강한 신호를 보여 주었다 그림 3의 중심, 오른쪽 하단) 음향 모드는 재료의 열 특성과 직접 관련이 있기 때문에 그래 핀의 가장자리는 나머지 공정과 다른 열전도율 특성을 나타낼 것으로 예상됩니다 실제 재료 개발에서 특정 결함을 허용해야하므로 나노 미터 척도의 로컬 구조에 해당하는 재료 평가 방법이 향후 점점 더 중요해질 것으로 생각됩니다
또한 격자 진동이 원자의 질량을 반영하기 때문에, 우리가 개발 한 방법을 적용하면 동위 원소 요소를 식별 할 수 있으며, 미래에 핵분열 반응 및 화학 반응을 추적하는 데 기여할 수 있습니다
 |
| 그림 3 그래 핀의 각 국소 진동 모드에 대한 강도 측정의 예 |
이번에 개발 된 방법을 사용하여, 우리는 초전도와 같은 격자 진동에 의해 영향을받는 다양한 미해결 물리적 현상의 메커니즘을 명확히하는 것을 목표로합니다 또한, 격자 진동으로 인한 에너지 손실을 최소화하는 광실시간 바카라 장치의 고효율 열전 요소 및 재료의 개발에 기여하기 위해 공간 및 에너지 해상도가 더욱 향상되어 과거의 진동과 광범위한 재료의 물리적 특성 사이의 관계를 명확하게 할 것입니다