7nm 급 해상도를 지닌 X선 현미경 개발

(Fresnel zone plates are most commonly used as diffractive focusing elements in X-ray microscopy. In the Erlangen-STXM at the Paul Scherrer Institute, the beam is focused onto the specimen, which is raster-scanned at the highest precision. The transmitted beam is sensitive to local X-ray absorption, which probes elemental, electronic, magnetic, or chemical variations. Credit: Dr. Benedikt Rösner, Paul Scherrer Institute)

X선 현미경은 광학 현미경과 전자 현미경의 중간 정도 배율을 지닌 현미경으로 X선을 통해 물질의 내부를 관찰합니다. 다른 분야와 마찬가지로 X선 현미경 역시 기술이 발전함에 따라 점점 분해능이 좋아져 기존의 한계를 돌파하고 있습니다. 최근 독일 뉘른베르크에 있는 프리드리히 알렉산더 대학 (Friedrich-Alexander Universität Erlangen-Nürnberg (FAU))과 스위스 파울 쉐러 연구소(Paul Scherrer Institute in Switzerland) 등 유럽 내 연구자들은 7nm라는 기록적인 해상도를 지닌 소프트 X선 현미경 (Soft X-ray microscopy)을 선보였습니다.

소프트 X선 현미경은 이름처럼 낮은 에너지를 지닌 X선을 이용해서 물체를 관찰하는 것으로 유기물 박막 태양 전지나 혹은 배터리의 미세 구조를 확인하고 더 나은 디자인의 배터리나 태양 전지를 개발하는데 도움을 줄 수 있습니다. 물론 극도로 높은 해상도를 통해 분자 단위의 반응도 관측할 수 있어 촉매 연구나 분자 단위 연구를 촉진할 수 있습니다. 10nm 이하급 분해능을 달성함에 따라 앞으로 여러 가지 분야에서 혁신을 불러일으킬 것으로 기대됩니다.

구체적인 원리나 구조에 대해서는 사실 상세하게 설명하기 어렵지만, 이 소프트 X선 현미경은 소재, 촉매, 화학 연구 등 다양한 분야에서 큰 기여를 할 것으로 기대됩니다.

참고

Benedikt Rösner et al, Soft x-ray microscopy with 7 nm resolution, Optica (2020). DOI: 10.1364/OPTICA.399885

https://phys.org/news/2020-12-resolution-x-ray-microscopy.html

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