NEWS & INFORMATION FOR CHEMICAL ENGINEERS, Vol. 26, No. 2, 2008…127
격자창 간섭계를 이용한 Hard-X ray dark-field 영상
반응 후에도 전하를 가질 수 있게 한다[그림 3(B)] . 위 방법으로 만들어진 graphene sheet는 전도성 고 분자와 화학적 합성으로 만들어진 일반 graphene sheet보다 열적, 화학적 안정성, 기계적 강도가 우수 하며, 탄소 나노튜브보다 경제적으로 제조할 수 있다.
CCG의 액상 가공성(solution-phase processability) 은 nanoelectronics 뿐만 아니라 저가의 전도성 나노
구조물을 만들 수 있으며, 강한 결합구조를 가졌지만 유연한 성질도 있어 휘거나 접을 수 있으므로 다양한 응용분야를 가질 것이다. 또한 전기전도성도 조절할 수 있기 때문에 전도체, 반도체, 절연체로 쓰일 수 있다.
이 연구는 graphene 물질을 현실 세계에 적용할 수 있는 중대한 방법을 제공해 주었다[Nature Nano-
technology, Vol. 3, p. 101(2008)].
(A) (B)
pH Wavenumber (cm-1)
GO
GO
CCG
CCG
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 4,000 3,000 2,000 1,000 100
90
80 10
0 -10 -20 -30 -40 -50
Zeta potential (mV) Transmittance (%)
그림 3. GO와 CCG의 (A) zeta potential과 (B) FT-IR 분광도.
1960년대부터 X-선 간섭계를 이용한 영상화 (imaging)에 관한 연구가 진행되었음에도 불구하고, 고분해능 상(high resolution imaging)과 암시야 상 (dark-field imaging)에 관한 방법의 대부분은 1990 년대 후반에 이르러서야 소개되었다. 이러한 진보된 영상화 기술 실현을 위한 개발은 수-keV의 에너지 범위를 가지는 hard X-ray의 경우 더욱 어려운데 이 는 효율적인 X-ray optics의 부재 때문이다. 현재 사 용되는 hard X-ray dark-field 영상화는 매우 좁은 에너지 대역폭(약 0.01%)과 angular divergence(약 1 arcsec)만 수용하는 crystal optics에 의존하고 있다.
이러한 점은 highly brilliant synchrotron X- ray 광 원의 사용과 표준 X-ray tube를 적용할 수 있는 다양 한 분야의 응용을 제한한다. 이에 스위스 Paul
Sherrer Institute의 Pfeiffer 등은 물체에 의해 유도되 는 진동의 국부적인 변화를 계산하는 방법에서 착안 하여 기존의 X-ray tube source를 사용하면서 고화질 의 X-ray dark-field 영상을 보여줄 수 있는 방안을 제시하였다.
[그림 1(A)]는 X-ray 격자창 간섭계의 개념도이 다. 이를 이용하여 phase 격자인 G1격자 뒤에 Talbot 효과에 의해 생성된 선형의 주기를 갖는 줄무늬가 분 석 흡수 격자인 G2격자 평면에 생성됨을 알 수 있다 [그림 1(B)]. 형성된 줄무늬의 세기 변화는 detector pixel에 의해 탐지되어 그래프로 그려진다[그림 1(C)].
[그림 2]는 Teflon과 천연고무의 실험 결과이다. 전
통적인 투과영상[그림 2(A)]와 위상대조(phase
contrast)영상[그림 2(C)]에서는 각각의 샘플 내부가 비슷하게 보이지만 dark-field 영상[그림 2(B)]에서 는 내부에 분명한 차이가 있음을 보여 준다. 또한 Teflon의 두꺼운 벽이 사실은 큰 직경의 얇은 tube 층
으로 이루어졌음도 확인 할 수 있다.
같은 방법으로 생물학적인 표본인 닭 날개를 관찰 한 결과, X-ray dark-field 영상에서 기존의 X-ray 이미지보다 뚜렷한 경계를 볼 수 있으며 날개 뼈가 마 이크로 단위의 다공성 구조로 이루어져 있다는 사실 도 육안으로 확인할 수 있다[그림 3].
이 연구는 기존의 표준 X-ray tube를 적용할 수 있 는 잇점을 가지므로 분자수준의 영상화, 의료분야의 영상 뿐 아니라 security screening, 공업용 비파괴검 사, 음식물 검사, 작은 동물의 관찰 등 광범위 분야에 응용할 수 있을 것으로 기대된다[Nature Materials, Vol. 7, p. 134(2008)].
128…NICE, 제26권 제2호, 2008
(A) (B)
(C) (D)
1.0
0.8
0.6
0.2 0.1 0 -0.1 -0.2
1.0
0.8
0.6
1.6
1.2
0.8
1 2 3 4 5 6 7 8 Image number
X-ray counts (x10
4 )
Air Teflon Rubber Rubber Teflon 5mm
그림 2. Teflon과 천연고무의 (A)전통적인 X-ray 투과영상과 (B)dark-field 영상, (C)위상 대조 영상, (D)각 샘플의 X-ray intensity.
X-ray source (A)
(B)
(C) G0
G1
G1
Sample G2
G2 Detector
Detector
y z
d x
xg
xg l(xg)
φ1 a1 a0
그림 1. (A)X-ray 격자창 간섭계의 개념도, (B)Talbot 효과 에 의한 linear periodic fringe pattern, (C)Intensity 의 변조 모양.
(A) (B)
그림 3. 닭 날개의 (A)전형적인 투과 영상과 (B)dark-field 영상.
