일본산업뉴스요약

열 데미지를 가하지 않는 주사형 Probe 현미경 개발
히타치, 유기물질을 나노 단위 분석


히타치제작소는 도쿠시마대학, 도카이대학과 공동으로 열 데미지를 가하지 않고 유기물질과 생체물질을 나노미터 단위로 분석할 수 있는 주사형(走査型) 프로브 현미경의 새로운 설계기술을 개발했다. 기존 수법은 열 데미지를 가할 수 밖에 없어 열에 약한 물질의 분석에는 맞지 않았다. IoT와 AI의 보급으로 늘어나는 첨단 디바이스와 고기능 재료의 나노 단위 분석에 사용할 수 있다.

8일에 미국 네바다주에서 개최된 분석 관련 국제학회(SciX)에서 발표했다.

통상의 주사형 프로브 현미경은 측정 탐침의 끝에 강한 레이저 빛을 쏘아 계측하기 때문에, 탐침 가까이에 둔 물질의 표면에도 레이저 빛이 맞아버린다. 이에 반해 히타치 등은 이번에 프로브의 위쪽으로 레이저 빛을 쏘아, 거기서 발생된 직경 약 50나노미터의 근접장광(近接場光) 만을 물질에 맞추어 계측하는 새로운 수법을 고안했다.

실리콘 재질의 탐침 이면에 금 박막을 부착하여 빛을 투과하는 두게 250나노미터의 얇은 광도파로 구조로 했다. 이로 인해 고유의 각도에서 레이저 빛을 탐침에 맞추면, 금 표면에 플라스몬 공명이 일어나 빛이 높은 효율로 표면 플라즈몬으로 변환되어 탐침 끝에 근접장광이 발생한다.

물질에 직접 레이저 빛이 맞지 않기 때문에 열 데미지를 가하지 않고 계측하는 것이 가능하다. 기판 상에 형성된 유기분자막과 탄소물질의 그래핀을 높은 감도로 측정 가능했다. 나노 단위로 가공한 첨단 디바이스와 고기능 재료의 새로운 계측 수법이 된다.

주사형 탐침 현미경은, 탐침을 물질의 표면을 본뜨는 것처럼 움직여 물질의 표면 상태를 확대하여 관찰하는 장치이다. 광학현미경과 전자현미경으로는 불가능한 물질의 조성과 분자구조를 조사하는 것이 가능하다. 일반적으로 몇 십 마이크로미터에서 1 나노미터 이하의 미세한 물질까지 측정할 수 있다.

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