UNIST, 투과 전자현미경 미세 온도 측정 ‘나노온도계’ 개발

(울산=뉴스1) 김재식 기자 = UNIST(총장 이용훈) 화학과 권오훈 교수팀은 음극선 발광(cathodoluminescence, CL) 분광 기법을 통해 투과 전자 현미경 내에서 나노미터 크기를 가진 시료의 온도를 측정할 수 있는 기술인 ‘나노온도계’를 개발했다고 22일 밝혔다.

투과 전자 현미경은 짧은 파장을 가진 전자빔을 미세 시료에 투과시켜 시료를 수십만 배 이상으로 확대해 관찰할 수 있다.

투과 전자 현미경을 활용한 음극선 발광 분광 기법은 전자가 시료를 투과할 때 전자와 시료 간의 상호작용의 결과로 시료에서 발생하는 빛을 검출한다.

연구팀은 유로퓸 이온(Eu3+)이 가진 특정한 음극선 발광 띠의 세기가 온도에 따라 변화하는 것에 착안해 나노온도계를 개발했다.

권오훈 교수는 “투과 전자 현미경의 시료는 나노미터의 크기로 매우 작고 현미경 안은 높은 수준의 진공상태이기 때문에 미세영역의 온도를 관측하는 것은 몹시 어려웠다”고 설명했다.

연구팀은 약 100 나노미터 크기의 나노온도계 입자를 이용해 주변 온도를 측정했고 4℃ 정도의 측정 오차를 관측했다.

이는 기존 투과 전자 현미경 온도 측정법들의 오차에 비해 2배 이상 정확하며 향상된 공간 분해능을 가진 온도 측정법이다.

제1 저자 박원우 연구원은 “개발된 나노온도계의 큰 강점은 빛을 이용해 온도를 측정하기 때문에 투과 전자 현미경의 이미지 측정과 동시에 실시간 온도 검출이 가능하다”고 설명했다.

이번 연구는 세계적 권위의 국제학술지인 ACS 나노(ACS Nano)에 지난 1월 30일 온라인 게재됐다. 연구 수행은 삼성 미래 기술 육성사업의 지원을 받아 이뤄졌다.

jourlkim1839@news1.kr