최근, 2025년 노벨 화학상은 "금속-유기 골격(MOF) 개발" 공로를 인정받아 기타가와 스스무, 리처드 롭슨, 오마르 야기에게 수여되었습니다. 세 명의 수상자는 거대한 내부 공간을 가진 분자 구조를 만들어 기체와 기타 화학 물질이 그 사이를 흐를 수 있도록 했습니다. 금속-유기 골격체(MOF)로 알려진 이 구조는 사막 공기에서 물을 추출하고 이산화탄소를 포집하는 것부터 유독 가스를 저장하고 화학 반응을 촉진하는 것까지 다양한 용도로 활용될 수 있습니다. 금속-유기 골격체(MOF)는 유기 리간드를 통해 연결된 금속 이온 또는 클러스터로 형성된 결정질 다공성 물질의 한 종류입니다(그림 1). MOF의 구조는 무기 물질의 안정성과 유기 화학의 설계 유연성을 결합한 "금속 노드 + 유기 연결체"의 3차원 네트워크로 구상될 수 있습니다. 이러한 다재다능한 구조 덕분에 MOF는 주기율표의 거의 모든 금속과 카르복실레이트, 이미다졸레이트, 포스포네이트와 같은 다양한 리간드로 구성될 수 있으며, 이를 통해 기공 크기, 극성 및 화학적 환경을 정밀하게 제어할 수 있습니다. 그림 1. 금속-유기 골격의 개략도 1990년대에 최초의 영구 다공성 MOF가 등장한 이후, HKUST-1과 MIL-101과 같은 고전적인 사례를 포함하여 수천 개의 구조적 프레임워크가 개발되었습니다. 이러한 구조적 프레임워크는 매우 높은 비표면적과 기공 부피를 나타내어 기체 흡착, 수소 저장, 분리, 촉매 작용, 심지어 약물 전달에 이르기까지 고유한 특성을 제공합니다. 일부 유연한 MOF는 흡착이나 온도에 따라 가역적인 구조 변화를 겪을 수 있으며, "호흡 효과"와 같은 동적 거동을 보입니다. 다양성, 조정 가능성, 그리고 기능화 덕분에 MOF는 다공성 재료 연구의 핵심 주제가 되었으며, 흡착 성능 및 특성 분석 방법을 연구하는 데 탄탄한 과학적 기반을 제공합니다. MOF 특성화 MOF의 기본적인 특성 분석에는 일반적으로 결정성과 상 순도를 확인하기 위한 분말 X선 회절(PXRD) 패턴과 기공 구조를 검증하고 겉보기 표면적을 계산하기 위한 질소(N₂) 흡착/탈착 등온선이 포함됩니다. 일반적으로 사용되는 다른 보완 기술은 다음과 같습니다. 열중량 분석(TGA) : 열 안정성을 평가하고 어떤 경우에는 기공 부피를 추정할 수 있습니다. 물 안정성 시험 : 물과 다양한 pH 조건에서 구조적 안정성을 평가합니다. 주사전자현미경(SEM) : 결정 크기와 형태를 측정하고, 에너지 분산형 X선 분광법(EDS)과 결합하여 원소 구성과 분포를 파악할 수 있습니다. 핵자기공명(NMR) 분광법 : 전반적인 샘플 순도를 분석하고 혼합 리간드 MOF의 리간드 비율을 정량화할 수 있습니다. 유도 결합 플라즈마 광 방출 분광법(ICP-OES) : 샘플 순도와 원소 비율을 결정합니다. 확산 반사 적외선 푸리에 변환 분광법(DRIFTS) : 프레임워크 내 IR 활성 작용기의 존재 또는 부재를 확인합니다. 단결정 X선 회절(SCXRD) : 정확한 구조 정보를 제공합니다. 각 특성 분석 방법에 대한 샘플 준비와 주요 데이터 분석 지점에 대한 간략한 개요는 다음과 같습니다. 1. 분말 X선 회절(PXRD) PXRD는 결정 구조와 상 순도를 측정합니다. 실험적 회절 패턴을 단결정 XRD 데이터에서 얻은 시뮬레이션 패턴과 비교하여 상 순도를 확인합니다. 시료는 일반적으로 분말을 펠릿 형태로 압축하거나 모세관에 주입하여 측정하며, 우선 배향 효과를 피하기 위해 측정 중 회전을 적용합니다. 피크 폭이 넓어지는 것은 일반적으로 결정성이 좋지 않다는 것이 아니라 결정립 크기가 작음을 나타냅니다. 2. 질소 흡착/탈착 등온선 77K에서 측정된 N₂ 흡착/탈착 등온선은 기공 구조를 확인하고, 표면적과 기공 부피를 계산하고, 기공 크기 분포를 평가하는 데 사용됩니다. 신뢰할 수 있는 측정을 위해서는 시료를 완전히 활성화하여 용매를 제거해야 하며, 시료 질량이 매우 중요합니다. 시료 질량(g)과 비표면적(m²/g)의 곱은 일반적으로 100m²를 초과해야 합니다. 표면적은 BET 모델을 사용하여 계산됩니다. 정확한 BET 결과는 Rouquerol 기준에 따라 등온선의 선형 영역을 적절하게 선택하는 데 달려 있습니다. 잘못된 선택은 표면적에 몇 배의 편차를 초래할 수 있습니다(그림 2, 표 1). CIQTEK Climber 시리즈 기기 특징 자동 BET 포인트 선택 인간의 실수를 없애고 MOF에 대해서도 신뢰할 수 있는 결과를 제공합니다. 그림 2. (a) 정확한 데이터 지점을 나타내는 루케롤 플롯(점선 왼쪽); (b) BET 플롯 c(녹색)와 d(분홍색)에 사용된 구간을 보여주는 N₂ 흡착/탈착 등온선; (c, d) p/p₀ 범위가 각각 0.17~0.27 및 0.004~0.05인 BET 플롯. 실선은 p/p₀에서의 n(m)(루케롤 기준 iii)에 해당하고, 점선은 1/√C + 1(기준 iv)에 해당합니다. 표 1. 그림 2의 플롯 c와 d에 대한 BET 면적, 기울기, 절편, C 상수, 단층 용량 n(m), R², 1/√C + 1 및 해당 p/p₀ 값입니다. 3. 열중량 분석(TGA) TGA는 열 안정성을 평가하고 용매 손실을 기반으로 기공 부피를 대략적으로 추정할 수 있습니다. 분해 거동은 운반 기체(N₂, 공기, O₂)에 크게 의존하므로 보고서에 이를 명시해야 합니다. TGA와 가변 온도 PXRD 또는 흡착 실험을 병행하면 열처리 후 구조적 안정성을 검증할 수 있습니다. 4. 주사전자현미경(SEM) SEM은 결정 형태와 크기를 관찰하며, 원소 분석을 위해 EDS와 결합할 수 있습니다. MOF는 절연성이 높은 경우가 많기 때문에 대전 아티팩트가 발생할 수 있으며, 이는 일반적으로 전도성 층(예: Au 또는 Os)으로 코팅하면 완화됩니다. 가속 전압은 분해능과 표면 세부 정보에 영향을 미칩니다. 전압이 높을수록 결정 윤곽은 더 선명해지지만 표면 특성이 손상될 수 있습니다. EDS 정량화를 위해서는 대상 금속과 신호가 겹치지 않도록 코팅 원소를 고려해야 합니다. 그림 3. PCN-222(Fe)의 SEM 이미지: Os 코팅(a, c) 및 코팅되지 않은 상태(b, d), ...

산업화의 가속화와 오염 물질 배출의 지속적인 증가로 인해 유기성 폐수는 생태계와 인간 건강에 심각한 위협을 가하고 있습니다. 통계에 따르면 산업 폐수 처리에 사용되는 에너지 소비량은 전 세계 수처리 에너지 사용량의 28%를 차지합니다. 그러나 기존 펜톤 기술은 촉매의 비활성화로 인해 처리 효율이 낮습니다. 고급 산화 공정에서 금속 기반 촉매는 공통적인 병목 현상에 직면합니다. 산화환원 순환 공정을 효과적으로 유지할 수 없고, 전자 전달 경로가 제한적이며, 기존 제조법은 고온 고압에 의존하여 수율이 11~15%에 불과합니다. 이러한 과제를 해결하기 위해 연구팀은 대련 이공대학교 습식 화학적 갈바닉 치환법을 사용하여 상업용 셀룰로스를 구리 이온과 방향성 결합시켜 Cu-C 나노촉매를 개발했습니다. 또한, 이중 채널 촉매 메커니즘(라디칼 경로 + 직접 전자 전달) 광범위한 pH 적응성을 제공합니다. 이 물질은 5분 이내에 테트라사이클린 분해율을 65%까지 달성했으며(상업용 촉매는 5% 미만), 구리 이온 용출량은 1.25mg/L 미만(국가 기준인 2.0mg/L보다 낮음)이었습니다. 충전층 반응기(PTR)에서는 단 20초의 체류 시간 내에 99% 이상의 오염 물질 제거율을 달성했습니다. 직접 전자 전달 경로를 통해 지속적인 촉매 활성을 가능하게 함으로써, 이 접근법은 기존 촉매의 오랜 환경 적응성 문제를 극복했습니다. 이 연구는 "방향성 전자 수확 및 고전적 라디칼 종 생성을 통한 Cu-C 복합재를 통한 유기 오염 물질에 의존하는 강력한 이중 채널 촉매 분해" , 에 출판되었습니다 화학공학 저널 . Cu-C 나노촉매 형성 연구팀은 상업용 셀룰로스를 지지체로 사용하여 습식 화학적 갈바닉 치환법을 통해 구리 이온을 도입하여 이중 채널 촉매 활성을 갖는 Cu-C 나노복합체를 제작했습니다. 특성 분석 결과, 다양한 조건에서 독특한 전자 전달 효과가 나타났습니다. SEM 이미징( CIQTEK SEM5000 ) 미세구조 진화를 밝혀냈다 : 원상태의 셀룰로오스는 무질서한 네트워크를 형성하였고, 복합화 후 10nm 구리 구로 변형되어 100nm 계층적 응집체를 형성했습니다. 이러한 구조는 높은 분산도와 전자 전달을 보장했습니다. SEM-EDS 균일한 원소 분포가 확인되었습니다. FTIR 스펙트럼은 합성 중 산화환원 반응으로 인해 682.31 cm⁻¹에서 Cu₂O 피크를 나타냈습니다. C=C, C=O, 그리고 C–H 기의 존재는 이러한 결과를 더욱 뒷받침했으며, 3200–3600 cm⁻¹에서 강한 –OH 피크가 관찰되었습니다. XPS 분석 결과, Cu 2p 신호는 주로 Cu₂(OH)₂CO₃와 Cu₂O에서 발생했으며, C 1s는 C=C와 C–C 결합을 나타내어 FTIR �

바이오프린팅의 최전선을 넓히다 시크텍 SEM 닝보대학교 지능형 의학 및 생체공학 연구소의 연구원들은 재료과학, 생물학, 의학, 정보기술, 그리고 공학을 융합하여 실제 의료 과제들을 해결하고 있습니다. 이 연구소는 웨어러블 및 원격 의료 혁신, 첨단 의료 영상, 그리고 지능형 분석의 중심지로 빠르게 성장하여, 연구실의 획기적인 성과를 실질적인 임상적 결과로 전환하고자 합니다. 최근 연구소의 수석 부학장인 Lei Shao 박사는 자신의 연구 여정의 하이라이트와 CIQTEK의 최첨단 SEM 그의 팀의 발견에 박차를 가하고 있습니다. 닝보대학교 지능의학 및 생체공학 연구소 CIQTEK SEM 미래 인쇄: 소형 심장부터 혈관 네트워크까지 2016년부터 Shao 박사는 선구자 역할을 해왔습니다. 바이오 제조 및 3D 바이오 프린팅 인체 외부에서 살아있는 기능 조직을 엔지니어링하는 것을 목표로 합니다. 그의 팀의 연구는 다음과 같습니다. 3D 프린팅된 미니어처 하트 복잡한 혈관 구조를 연구하는 데 사용되며, 약물 검사, 질병 모델링, 재생 의학에 응용됩니다. 3D 프린팅으로 만든 미니어처 심장 중국 국가자연과학기금과 지역 연구 기관의 자금 지원을 받아 그의 연구실은 몇 가지 획기적인 성과를 달성했습니다. 스마트 바이오프린팅 전략 : 동축 생체인쇄와 유체 로프 코일링 효과를 사용하여 제어된 형태의 미세섬유를 제작함으로써 혈관 기관을 생성할 수 있습니다. 냉동보존 가능한 세포 미세섬유 : 동축 생체 인쇄를 통해 표준화되고 확장 가능하며 냉동보존이 가능한 세포 미세섬유를 개발하여 3D 세포 배양, 오르가노이드 제작, 약물 검사 및 이식에 높은 잠재력을 가지고 있습니다. 희생형 바이오잉크 : 희생형 마이크로젤 바이오잉크를 사용하여 메조스코픽 다공성 네트워크를 인쇄하고, 효과적인 산소/영양소 전달을 위한 영양분 경로를 구축합니다. 복잡한 혈관계 : 동축 생체인쇄를 통해 복잡한 혈관 네트워크를 구축하고, 현장 내피 세포 증착을 유도하여 복잡한 구조의 혈관신생 과제를 해결합니다. 이방성 조직 : 전단 지향형 바이오잉크와 전단 전단 인쇄 방법을 사용하여 이방성 조직을 생성합니다. 고세포 밀도 구조 : 고밀도 세포 바이오잉크를 위한 독창적인 액체 입자 지지 욕조 인쇄 기술을 제안하여, 압출 기반 바이오 프린팅에서 인쇄 가능성과 세포 생존 가능성 간의 오랜 상충 관계를 극복하면서 실제와 같은 생리활성 조직을 달성했습니다. 이러한 발전은 기능적이고 이식 가능한 조직, 심지어는 인공 장기를 만드는 데까지 길을 열어주고 있습니다. Discovery

최근 중국과학원 상하이 마이크로시스템 및 정보기술 연구소의 Wang Haomin이 이끄는 팀은 지그재그 그래핀 나노리본(zGNR)의 자기성을 연구하는 데 상당한 진전을 이루었습니다. 시크텍 주사 질소 공석 현미경 (SNVM) . 연구팀은 이전 연구를 바탕으로, 육방정계 질화붕소(hBN)를 금속 입자로 사전 에칭하여 방향성 원자 트렌치를 형성하고, 기상 촉매 화학 기상 증착(CVD) 방법을 사용하여 트렌치 내에 키랄 그래핀 나노리본을 제어 가능하게 제조하여 hBN 격자 내에 매립된 약 9nm 폭의 zGNR 샘플을 얻었습니다. SNVM과 자기 수송 측정을 결합하여, 연구팀은 실험에서 이 나노리본의 고유 자성을 직접 확인했습니다. 이 획기적인 발견은 그래핀 기반 스핀 전자 소자 개발을 위한 탄탄한 토대를 마련했습니다. 관련 연구 결과는 "육방정계 질화붕소 격자에 매립된 지그재그 그래핀 나노리본의 자성 특징"이라는 제목으로 저명한 학술지에 게재되었습니다. "자연소재" 독특한 2차원 물질인 그래핀은 기존 자성 재료의 d/f 오비탈 전자의 국소 자기적 특성과는 근본적으로 다른 p 오비탈 전자의 자기적 특성을 나타내어 순수 탄소 기반 자성 연구의 새로운 방향을 제시합니다. 페르미 준위 근처에 독특한 자기 전자 상태를 가질 수 있는 지그재그 그래핀 나노리본(zGNR)은 스핀 전자 소자 분야에서 큰 잠재력을 가진 것으로 여겨집니다. 그러나 전기적 전달 방식을 통해 zGNR의 자성을 검출하는 데는 여러 가지 어려움이 있습니다. 예를 들어, 상향식으로 조립된 나노리본은 길이가 너무 짧아 소자를 안정적으로 제작하기 어렵습니다. 또한, zGNR 모서리의 높은 화학 반응성은 불안정성이나 불균일한 도핑을 초래할 수 있습니다. 더욱이, 더 좁은 zGNR에서는 모서리 상태의 강한 반강자성 결합으로 인해 전기적으로 자기 신호를 검출하기 어려울 수 있습니다. 이러한 요인들은 zGNR의 자성을 직접 검출하는 데 어려움을 줍니다. hBN 격자에 내장된 ZGNR은 더 높은 에지 안정성을 보이고 고유 전기장을 가지므로 zGNR의 자성을 감지하기에 이상적인 조건을 형성합니다. 이 연구에서 연구팀은 시크텍 '의 실온 SNVM 실온에서 zGNR의 자기 신호를 직접 관찰합니다. 그림 1: 육각형 질화붕소 격자에 포함된 zGNR의 자기 측정 스캐닝 질소-공석 현미경 전기 전달 측정에서, 제작된 약 9나노미터 폭의 zGNR 트랜지스터는 높은 전도도와 탄도 전달 특성을 보였습니다. 자기장의 영향 하에서, 이 소자는 상당한 이방성 자기 저항을 나타냈는데, 4K에서 자기 저항 변화가 약 175Ω이고, 자기 저항 비율은 약 1.3%였으며, �

“ CIQTEK 전계방출 주사전자현미경 모든 주요 사양에서 세계 최고 수준의 기준을 충족하고, 장기 보증을 제공하며, 신속한 애프터서비스를 제공합니다. 2년간의 사용 경험을 바탕으로, 이 시스템은 매우 경쟁력 있는 가격으로 지속적인 과학적 가치와 성능을 제공할 것이라고 확신합니다. — 중국과학원 응용생태학 연구소 분자생물학 연구실 수석 엔지니어 겸 책임자인 Zhencheng Su 박사 랴오닝성 선양에는 1954년으로 거슬러 올라가는 역사를 가진 명문 연구 기관이 있습니다. 지난 70년 동안 생태학 연구 분야의 국가적 강자로 성장했습니다. 응용 생태학 연구소(IAE) ,의 일부 중국과학원(CAS) 본 연구소는 산림생태학, 토양생태학, 오염생태학에 중점을 두고 있으며, 국가 생태문명 발전에 크게 기여하고 있습니다. 2023년, 연구소가 장비 업그레이드의 중요한 단계에 접어들면서 연구 워크플로를 재편할 뿐만 아니라 모델 사례를 확립할 수 있는 전략적 결정을 내렸습니다. 애플리케이션 ~의 CIQTEK 주사전자현미경(SEM) 분야에서 생물학 . IAE CAS: 과학을 통한 생태 문명의 발전 IAE CAS는 3개의 주요 연구 센터를 운영합니다. 임업, 농업 및 환경 연구 수 박사는 연구소의 공유 기술 서비스 플랫폼 개발에 대해 회상합니다. 2002년에 설립된 분자생물학 연구실 IAE 공공기술센터(Public Technology Center) 내 핵심 시설입니다. 지난 20년 동안 이 연구소는 700만 달러 이상의 가치를 지닌 100세트 이상의 대형 범용 장비를 확보했습니다. 연구소는 내부 연구 수요를 충족하는 동시에 동위원소 및 추적자 분석, 생물학적 구조 식별, 미량 원소 생태 분석, 분자 생물학 서비스 등의 시험 서비스를 제공하여 대중에게 서비스를 제공합니다. 저렴한 가격의 뛰어난 성능: CIQTEK SEM은 기대 이상의 성능을 제공합니다. 생물학 연구에는 주사 전자 현미경이 필수적입니다. "저희 전자 현미경 연구실에서는 식물 및 동물 조직, 미생물 세포, 곰팡이 포자, 바이러스를 포함한 다양한 생물학적 시료뿐만 아니라 광물 입자, 미세 플라스틱, 바이오차와 같은 물질 시료도 다룹니다."라고 수 박사는 설명했습니다. 그만큼 FE-SEM 고체 시료의 매우 상세한 3D 표면 구조를 생성할 수 있습니다. 스캐닝 투과 검출기를 사용하면 얇은 시료의 내부 구조도 확인할 수 있습니다. 또한, 내장된 고성능 EDS(에너지 분산형 X선 분광법) 샘플 표면에서 정성적, 반정량적 원소 분석이 가능합니다. 2023년이 되자 이전의 SEM(환경 SEM과 벤치탑 SEM)으로는 더 이상 고해상도와 이미징 정밀도에 대한 증가하는 수요를 충족할 수 없게 되�