표면 과학의 기초: 나노 규모의 화학 및 물리학

표면 과학은 여러 분야를 아우르는 매우 복잡한 분야로, 두 상이 결합할 때 발생하는 화학적 및 물리적 상호 작용과 관련이 있습니다. 이러한 인터페이스는 고체-진공, 액체-기체, 고체-액체, 고체-기체 등이 될 수 있습니다. 이 글에서는 표면 과학의 기본 요소와 그 활용 방법에 대해 간략하게 설명합니다.

서페이스와 인터페이스의 차이점은 무엇인가요?

인터페이스와 표면이라는 용어는 서로 다른 두 단계의 경계를 설명할 때 비슷하게 사용되는 경우가 많습니다. 그러나 계면은 서로 다른 상태의 물질이 차지하는 두 공간 영역(예: 두 고체 또는 액체와 고체가 만나는 지점)의 경계라는 점에서 둘 사이에는 차이가 있습니다.

표면은 흔히 공기/진공과 물질 사이의 경계로 정의됩니다. 따라서 고체 물질과 관련된 표면 과학은 진공 조건에서 수행되는 경우가 많습니다.

표면 과학 역사

표면 과학은 1970년대에 이종 촉매에 대한 이해를 바탕으로 표면 화학에 대한 추가 연구로 이어진 연구를 통해 화학과 물리학이 서로 연결되는 것으로 처음 인식되기 시작했습니다. 이 연구는 현대 표면 과학의 토대가 되었습니다.

그러나 진공 조건이 없으면 고체 표면의 화학 및 물리학을 정확하게 연구하기가 매우 어렵기 때문에 표면 과학은 이보다 더 오래 전으로 거슬러 올라갑니다. 저에너지 전자 회절은 1920년대에 수소 흡착 연구에 사용되었습니다.

저에너지 전자 회절은 원래 저에너지 전자의 콜리메이트 빔을 사용하기 때문에 표면 과학 관련 응용 분야에는 적합하지 않은 것으로 간주되었습니다. 이 빔은 표면에서 반사된 전자의 회절 패턴과 강도를 관찰했습니다. 즉, LEED가 학문적으로 실용화되기 위해서는 더 나은 진공 방법이 필요했습니다.

더 나은 진공 방법에 접근할 수 있게 되자 표면 화학에 대한 연구가 계속되고 발전할 수 있었습니다.

표면 과학과 나노 규모의 물리 및 화학

표면 과학은 실제 연구와 상업 산업을 아우르는 광범위한 학문 분야를 지칭하는 용어입니다. 연구원들은 다양한 재료의 특성을 이해하기 위해 진공 조건에서 표면 과학을 지속적으로 연구하고 있습니다. 표면 과학은 다음과 같은 특성에 대한 통찰력을 제공할 수 있습니다:

• 양자 현상
• 압전
• 강유전체
• 촉매 작용
• 마찰학
• 전자 및 광학

나노 수준에서 계면 특성을 이해함으로써 원자 수준에서 재료와 기술에 대한 이해가 향상되었습니다. 이는 박막 구조, 양자 컴퓨팅, 단분자 재료, 2D 재료, 청정 연료 전지, 생태학적 공정, 유기 태양전지 등의 생산 및 개발에 중요한 역할을 합니다.

결론

새로운 제품을 만들 때 무게, 미관, 성능 등 다양한 이유로 기판을 선택합니다. 부품의 디자인은 접착 조인트에 영향을 미치므로 접착제를 선택하고 표면 과학의 화학을 이해하는 것은 매우 중요합니다.

플래티퍼스는 과학 커뮤니티를 위한 도구와 솔루션을 개발하는 데 표면 과학을 활용하여 글로벌 사회에 기여하는 것을 목표로 합니다. 자세한 내용은 지금 웹사이트에서 확인하세요.