UNIST, 나노온도계 개발...미세시료 온도 정밀 측정
2025-01-03 이다예
이 나노온도계는 온도계 역할을 하는 나노입자가 전자빔을 맞아 방출하는 음극선 발광 스펙트럼을 분석해 온도를 측정한다.
투과전자현미경은 시료의 미세구조를 관찰하기 위한 빛으로 전자빔을 이용하는데, 이 전자빔을 온도 측정에도 활용하는 것이다.
기존 나노온도계는 실시간 투과전자현미경을 이용한 미세구조 변화 관측과 함께 활용할 수 있지만, 전자빔 세기에 따라 매번 보정한 뒤 사용해야 하는 번거로움이 있었다.
이에 연구진은 나노온도계 소재를 바꿔 온도계 신뢰도와 범용성을 개선했다.
음극선 방출 소재로 ‘디스프로슘 이온’을 택했다.
연구진은 디스프로슘 이온을 전자빔의 고에너지를 견딜 수 있는 이트륨 바나데이트에 도핑해 150㎚(나노미터·1㎚는 10억분의 1m) 크기의 나노온도계 입자를 합성했다.
개발된 온도계로 주변 온도를 -170~50℃로 바꿔가며 측정했을 때, 약 4℃ 이내의 측정 오차를 보였다.
연구진은 또 시료에 레이저빔을 조사해 온도를 올리고, 온도 변화의 공간 분포를 추적하는 데도 성공했다.
이는 외부 자극에 의해 실시간으로 변화하는 온도와 구조를 동시에 관측할 수 있는 기술의 유효성을 입증한 것이다.
이다예기자 ties@ksilbo.co.kr