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[나노물질] 자가 치유 나노 물질: 자가 복구 전자 장치가 진행 중. 재료과학공학부의 Yehonadav Bekenstein 교수와 Technion의 Solid-State Institute의 Technion 연구그룹은 독성 납 및 엔지니어링 무연 페로브스카이트에 대한 친환경 대안을 찾고 있다. 이 팀은 새로운 재료의 나노 규모 결정 합성을 전문으로 한다. 결정의 구성, 모양 및 크기를 제어하여 재료의 물리적 특성을 변경한다.

박영숙세계미래보고서저자 | 기사입력 2022/01/09 [10:48]

[나노물질] 자가 치유 나노 물질: 자가 복구 전자 장치가 진행 중. 재료과학공학부의 Yehonadav Bekenstein 교수와 Technion의 Solid-State Institute의 Technion 연구그룹은 독성 납 및 엔지니어링 무연 페로브스카이트에 대한 친환경 대안을 찾고 있다. 이 팀은 새로운 재료의 나노 규모 결정 합성을 전문으로 한다. 결정의 구성, 모양 및 크기를 제어하여 재료의 물리적 특성을 변경한다.

박영숙세계미래보고서저자 | 입력 : 2022/01/09 [10:48]

 

자가 치유 나노 물질: 자가 복구 전자 장치가 진행 중이다.

추상 나노결정 격자 개념

추상 예술가의 개념이다.

Technion에서는 태양광 패널 및 기타 전자 장치에 사용할 수 있는 자가 치유 나노 물질을 연구하고 있다.

터미네이터부터 스파이더맨의 슈트까지, 공상과학 영화에는 자가 수리 로봇과 장치가 많이 등장한다. 그러나 실제로는 마모로 인해 교체해야 할 때까지 전자장치의 효율성이 떨어진다. 휴대폰의 금이 간 화면은 밤새 저절로 치유되고 태양광패널은 미세 운석으로 인한 손상을 지속적으로 복구하는 위성에 에너지를 공급하는 기술이다.

자가치유 재료의 분야는 빠르게 확장되고 있으며, 자가 치유가 가능한 친환경 나노결정 반도체를 개발한 이스라엘 공과대학 Technion 과학자들 덕분에 공상과학 소설이 곧 현실이 될 수도 있다. 그들의 연구 결과는 최근 Advanced Functional Materials에 게재되었다.,

이중 페로브스카이트(Double Perovskite)라고 불리는 물질 그룹이 전자빔의 방사에 의해 손상된 후 자가 치유 특성을 나타내는 과정을 설명한다. 1839년에 처음 발견된 페로브스카이트(perovskite)는 저렴한 생산에도 불구하고 에너지 변환 효율이 매우 높은 독특한 전기 광학적 특성으로 인해 최근 과학자들의 주목을 받았다. 고효율 태양 전지에서 납 기반 페로브스카이트를 사용하는 데 특별한 노력이 기울여졌다.

 

재료과학공학부의 Yehonadav Bekenstein 교수와 Technion의 Solid-State Institute의 Technion 연구그룹은 독성 납 및 엔지니어링 무연 페로브스카이트에 대한 친환경 대안을 찾고 있다. 이 팀은 새로운 재료의 나노 규모 결정 합성을 전문으로 한다. 결정의 구성, 모양 및 크기를 제어하여 재료의 물리적 특성을 변경한다.

나노 결정은 자연적으로 안정적으로 유지되는 가장 작은 물질 입자이다. 이들의 크기는 특정 특성을 더욱 두드러지게 하고 재료의 원자가 어떻게 움직이는지 확인하기 위해 전자 현미경을 사용하는 이미징과 같이 더 큰 결정에서는 불가능한 연구 접근 방식을 가능하게 한다. 이것은 실제로 무연 페로브스카이트에서 자가 수리의 발견을 가능하게 한 방법이었다.

페로브스카이트 나노입자는 재료를 몇 분 동안 100°C로 가열하는 것을 포함하는 짧고 간단한 공정을 사용하여 Bekenstein 교수의 연구실에서 생산되었다. 박사과정학생 Sasha Khalfin과 Noam Veber는 투과 전자 현미경을 사용하여 입자를 조사한 결과 흥미로운 현상을 발견했다. 이러한 유형의 현미경에서 사용되는 고전압 전자빔은 나노결정에 결함과 구멍을 유발했다. 그런 다음 연구원들은 이 구멍이 주변 물질과 어떻게 상호 작용하고 그 안에서 움직이고 변형되는지 탐구할 수 있었다.

그들은 구멍이 나노결정 내에서 자유롭게 움직이는 것을 보았지만 가장자리는 피했다. 연구원들은 수정 내의 움직임 역학을 이해하기 위해 전자 현미경을 사용하여 만든 수십 개의 비디오를 분석하는 코드를 개발했다. 그들은 나노 입자의 표면에 구멍이 형성된 다음 내부의 에너지적으로 안정한 영역으로 이동한다는 것을 발견했다. 

구멍이 안쪽으로 이동하는 이유는 나노결정 표면을 덮고 있는 유기 분자 때문이라고 가정했다. 일단 이러한 유기 분자가 제거되면, 그 그룹은 결정이 자발적으로 구멍을 표면으로 방출하고 원래의 깨끗한 구조로 되돌아가는 것을 발견했다. 즉, 지각이 스스로 복구되었다.

이 발견은 페로브스카이트 나노입자가 스스로 치유되도록 하는 과정을 이해하고 태양 전지판 및 기타 전자 장치에 통합하는 길을 열어주는 중요한 단계이다.

참조: Sasha Khalfin, Noam Veber, Shaked Dror, Reut Shechter, Saar Shaek, Shai Levy, Yaron Kauffmann, Leonid Klinger, Eugen Rabkin 및 Yehonadav Bekenstein의 "이중 페로브스카이트 나노결정의 수정 공극의 자가 치유는 표면 패시베이션과 관련됨", 2021년 12월 23일, 고급 기능 재료 .
DOI: 10.1002/adfm.202110421

Yehonadav Bekenstein 교수는 예루살렘 히브리 대학교에서 물리학과 화학학위를 마쳤다. University of California, Berkeley 에서 박사후 연구원으로 활동한 후 2018년 Technion 교수진에 합류했다. 그는 Käte and Franz Wiener Prize(우수박사학위 논문상), 박사후과정 학자를 위한 Rothschild Fellowship, Alon 등 여러 상을 수상했다. 우수한 교수진 통합 장학금. 2020년에 그는 초기 경력 과학자를 위한 ERC 시작 보조금을 받았다.

 

 

 
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