새 연구: 중성 원자 빔 현미경 속도 향상으로 전통 기법보다 빠르게 발전

Seoul스완지 대학교의 연구진은 현미경 이미지 촬영을 더 빠르게 할 수 있는 새로운 방식의 이미징 기법을 개발했습니다. 특히 이 방법은 일반적인 이미징 기술을 견딜 수 없는 섬세한 샘플을 연구하는 데 사용되는 중성 원자 빔 현미경에 유용합니다. 이러한 현미경은 헬륨 원자 같은 저에너지 중성 입자를 활용하여 박테리아 생체막, 얼음 필름, 유기 태양 전지와 같은 민감한 물질의 표면과 구성을 탐구합니다.

현재 중성 원자 빔 현미경은 작은 구멍을 통해 샘플을 화소 단위로 스캔합니다. 새 이미지 기법은 이러한 문제를 해결하는데, 기존 방법은 이미지 선명도와 스캔 속도 사이에서 균형을 맞추는 데 많은 시간이 걸렸습니다. 더 선명한 이미지를 얻기 위해서는 시간이 더 오래 걸리는 문제가 있었습니다.

새로운 방법의 주요 장점은 다음과 같습니다:

• 더 빠른 이미지 획득
• 시간 증가를 최소화하면서 해상도 개선
• 자기적 특성에 기반한 새로운 대조 메커니즘의 잠재력

Gil Alexandrowicz 교수와 그의 팀은 핀홀을 사용하지 않고 스캔할 수 있는 새로운 방법을 개발했습니다. 그들은 비균일한 자기장과 핵 스핀의 움직임을 이용하여 헬륨-3 원자의 위치를 기록합니다. 그런 다음 이 원자들이 샘플과 상호작용하여 이미지를 생성합니다. 이 방법은 이미지를 빠르게 생성하면서도 높은 세부 사항과 품질을 유지합니다.

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연구 그룹의 박사 과정 학생인 모건 로우는 자기 인코딩 장치를 제작하고 시험했습니다. 그 결과 광선 프로파일을 성공적으로 측정했으며, 그 결과는 시뮬레이션에서의 계산과 일치했습니다. 이러한 성공은 새로운 방법이 효과적임을 입증하며, 이는 더 빠른 이미지 획득 시간과 높은 해상도로 이어질 가능성을 시사합니다.

새로운 인코딩 시스템은 샘플과 빔 입자의 자기적 특성을 활용하여 작동합니다. 이는 과학자들이 실험에서 대조를 만들어내는 새로운 방식을 발견하는 데 도움을 줄 수 있으며, 더 많은 연구 기회를 창출할 수 있습니다. 예를 들어, 특정 자성 특성을 지닌 샘플을 연구함으로써 더욱 상세한 통찰을 제공하고, 중성 원자 빔 현미경의 활용 범위를 넓힐 수 있습니다.

팀은 이제 자기 인코딩 중성 입자 현미경의 완전한 프로토타입 제작에 착수할 것입니다. 이 개발은 새로운 기술의 해상도 한계, 대비 방법 및 다양한 활용 방법에 대한 철저한 테스트를 가능하게 할 것입니다.

이 획기적인 발전은 과학자와 엔지니어들이 민감한 샘플의 형태와 구성을 연구하는 방식을 바꿀 수 있습니다. 이는 연구 속도를 높이고 데이터의 정확성을 개선하여 현재의 과학 지식을 발전시킵니다. 더 빠른 이미징과 새로운 대조 표현 방법으로 인해 다양한 분야의 연구자들이 이전에는 불가능했던 것들을 배울 수 있게 하며, 이는 현미경 기술에 있어서 큰 진전을 의미합니다.