○ 최종목표: 금속 결정의 초기 성장 과정에서 동적 거동을 보이는 twin boundary, nanocrystal coalescence, metal?2D material interface의 세가지 대상을 세계 최고 수준의 시간/공간 분해능으로 관찰 및 분석 - 시간분해능 목표치: ~0.01 ms (디노이징 기법 적용) 및 ~0.05 ms (전통적 이미지...

○ 극한 시공간 조건에서의 미세조직 관찰과 형성 원리 연구 - 자율동작형 TEM 시편과 세계 최고 성능 TEM을 활용한 미세조직 형성 원리 탐구. - 단일/이종/다종 소재 내 미세조직의 형성을 극한 시공간 조건에서 관찰 및 분석. - 극한 시공간 조건에 따른 미세조직 형성과 물성치 상승 효과의 연관성 분석. - 미세조직 형성 조절에 따른 하이브리드 층상소재의 물성 향상 및 최적화 연구. ○ 극한 시공간 조건의 제어를 통한 다단계 충돌접합 층상소재 제조공정의 개발 - 포일의 기화와 다중 폭발을 활용한 충돌접합 층상소재 제조공정 및 장비 개발. - 극초단 레이저를 활용한 기화 포일의 융발 특성 관찰 및 정밀 제어 기술 연구. - 레이저-충돌접합공정을 통합한 멀티스케일 하이브리드 충돌접합 제조공정 개발. - 메탈, 세라믹 등 다중소재에 적용 가능한 하이브리드 층상소재 설계 기술 최적화. ○ 프로그래머블 하이브리드 층상소재 제조공정 개발과 응용 분야 연구 - 층상구조와 미세조직 최적화를 통한 강도, 인성, 연신율 등 기계적 특성 강화 연구. - 미세조직 제어를 통한 이방성 전도 특성을 갖는 층상소재와 응용기계 제작 연구. - 기능성 하이브리드 층상소재의 프로그래밍과 반응성 장갑 등 생산제조 기술 연구.

본 기초연구실은 극한 시공간 환경에서의 미세조직 형성 원리를 바탕으로 프로그래머블(programmable) 계층적 미세구조와 기능성 층상소재를 생산 가능한 충돌접합 제조 공정을 개발하고자 함. 본 과제의 주요 연구 목표는 다음과 같음.○ 극한 시공간 조건에서의 미세조직 관찰과 형성 원리 연구○ 극한 시공간 조건의 제어를 통한 다단계 충돌접합 층상소재 제조공...

본 연구계획은 액상 시료를 투과전자현미경(TEM: Transmission Electron Microscopy)에 의해 실시간(in-situ)으로 관찰 및 분석하는 액상투과전자현미경 (liquid-cell TEM) 분석법을 원천적인 부분에서 한 단계 발전시키는 연구에 관한 것이다. 액체 시료 혹은 액체를 포함한 시료는 전자현미경 내부의 진공 중에서 증발하기 때문에 건조시키거나 얼리지 않고는 전자현미경 분석이 불가능하였는데, 이 액상시료를 증발을 막을 수 있는 막으로 얇게 (막과 액체를 합한 두께가 전자빔이 투과할 수 있을 정도로. 약 수십 nm ~ 1 um) 감싸, 초고해상도의 분해능을 가진 투과전자현미경으로 분석이 가능하게 한 것이 액상투과전자현미경이다. 즉, 액상투과전자현미경에서 가장 핵심적인 부분은 투과전자현미경 장비가 아닌 현미경에 로딩되는 소자 (liquid-cell) – 일종의 nano-thickness liquid chamber - 이며, 이 소자에 어떠한 기능을 부여할 수 있느냐가 전체 연구의 질을 결정하게 된다. 그러나, 현재 액상투과전자현미경 분야에서는 이 소자의 기능에 관한 통찰력 있는 연구가 부족하여 (이는 MEMS / Microfluidics / Microfabrication 전공의 연구자가 이 분야에 아직까지 거의 뛰어들지 않았기 때문으로 보이기도 한다.), 아주 기초적인 기능만을 가진 소자로 연구가 진행되어 왔다. 본 연구계획은 액상투과전자현미경 방식을 원천적으로 발전시킬 수 있는 요구조건을 파악하여, “외부와 완전히 단절된 TEM liquid-cell을 제조하여 표준화된 TEM 샘플 로딩시스템과 호환성을 확보하고, 이 유체소자가 TEM 관찰에 쓰이는 전자빔에 의해 자율적인 작동을 시작해, TEM 관찰과 화학/생물학 반응의 자동적인 동기화가 이루어지게 한다”는 창의적인 아이디어를 제시하고자 한다. 이를 위하여 소자(liquid-cell)의 설계 및 제작에 1) 여러 종류의 액적이나 지질 이중막이 내부에 자가조립(selfassembly)되는 미세유체챔버, 2) 전자빔에 노출되면 자동으로 동작(self-control)을 시작하는 미세유체시스템, 3) 위와 같은 미세유체시스템이 서로 완전 밀폐(vacuum-tight)되어 분리된 어레이 라는 세 가지 기능성을 더하는 연구목표를 수립하였다. 그리고, TEM으로 관찰이 용이하고 명확한 생물/의학적 의미를 가지는 응용연구를 여러 기관과의 협력연구에 의해 수행하는 연구 계획을 수립하여, 공학적 도구 개발에서 과학적 원리 탐구까지의 융합된 연구를 수행하고자 한다. 또, 이 연구에서는 전자현미경 이미징에 미국 로렌스 버클리 연구소가 보유한 세계 최고 성능(원자 수준의 공간분해능 및 1600 frames/sec의 시간분해능)의 TEM을 사용하여 새로운 영역을 탐구하는 도전적인 실험결과가 도출될 수 있도록 하였다.