중성자 회절(Neutron Diffraction)

중성자 회절, Neutron Diffraction







<중성자 분석 회절 장치의 개략도>


- 중성자는 몇 가지의 성질을 가지고 있으며, 이 성질을 통해 여러 분야에 이용된다. 전하가 없고, 동위원소 간 산란 길이가 다르며, 물질에 의한 흡수 정도가 작고 투과력이 우수하다는 특징 등 다양한 특징을 나타낸다.

- 중성자 회절장치를 이해하기 위해서는 전하가 없다는 특징을 주목할 필요가 있다. X-선은 전자기적 성질을 가지고 있어 전자구름으로부터 X-선 산란이 일어나게 된다. 하지만 중성자는 물질 내의 전자와는 접촉하지 않고, 원자핵과 만날 때에 반응이 일어난다. 중성자는 원자핵과 친화력이 있기 때문에 원자핵을 만났을 때 중성자 산란이 일어나게 된다. 따라서 중성자를 통해 원자핵을 볼 수 있고, 이를 통해 물질의 구조를 이해하게 된다. 

- 중성자 회절장치란 특정 물질에 중성자를 충돌시켜 반사되는 중성자를 측정하고, 이를 통해 물질의 성질을 분석하는 장비이다. 앞서 이야기했다시피 원자핵과 반응하기 때문에 원자의 위치, 움직임과 같은 미세구조를 파악할 수 있다.

- 원자핵과 직접 반응하는 특징 덕분에 수소, 리튬, 산소처럼 전자 개수가 적은 가벼운 원소로 구성된 물질의 분석을 하는 데에 유용하게 사용되고 있다. 

- 특히 에너지 저장 소재의 경우 대부분 수소, 리튬 등으로 이뤄져 있어 에너지 저장 소재 개발에도 유용하게 사용된다. 충전/방전 시의 이온 이동과 이에 따른 물질 구조 변화 등을 측정함으로써 더 나은 에너지 저장 소재를 개발하는 것이다. 차세대 에너지 저장 소재의 개발을 위해서는 가벼운 원소를 분석하는 데에 최적화되어 있는 중성자 회절 분석을 이용해야 한다.



[출처]  

물리학과 첨단기술


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