공머생의 공부노트

분광분석법의 기본 원리분광분석은 크게 정량분석과 정성분석으로 나뉘는데, 정량분석은 시료의 양을 파악하고 정성분석은 시료의 종류를 파악하게 된다. 특정 파장의 빛이 시료를 통과하게 된다면 시료는 그 빛을 흡수하게 된다. 시료에 입사된 빛은 흡수(Absorbed), 반사(Reflected), 투과(Absorbed), 산란(Absorbed) 등의 4가지 상호작용을 하게 된다. 결과적으로 (입사된 빛의 세기 = 흡수+반사+투과+산란의 세기) 가 성립하게 된다.여기서 투과와 흡수를 중점적 해석을 하게되면 다음과 같이 상황을 단순화 할수 있다. 이때 산란과 반사는 무시된다.  투과도와 흡광도의 정의입사된 빛이 시료를 지나게되면 시료는 그 빛을 흡수하게 되는데 $I_{0}>I$가 항상 성립하게 된다. 이때 투과된 빛..

12V의 전압을 3V로?.... 일반적으로 우리가 전지나 전압요소를 활용할 때 큰 전압을 작게 나누어야 하는 일이 생긴다. 예를 들어 파워가 12V인데 3V에 구동되는 LED를 안정적으로 켜기에는 무리가 있다. 저항을 크게 하여 LED에 가는 전류의 양을 줄일 수는 있지만 그렇게 한다면 저항에 많은 에너지 손실이 발생하고 결국 타버릴 것이다. 단순히 적정전압을 맞추는 것 외에도 장비 구동을 위한 적절한 전압을 형성하는 것을 가장 기본적이면서 어려운 일이다. 하지만 회로를 설계할 때 반드시 필요한 부분이다. Voltage Drop (전압 강하 효과) 에디슨의 패배에서의 전압 강하?? 영화 커런트 워 (The Current War, 2017)에서 에디슨과 웨스팅하우스가 직류와 교류에 대해 논쟁을 펼칠때 직류..

에디슨의 패배에서의 전압 강하?? 영화 커런트 워 (The Current War, 2017)에서 에디슨과 웨스팅하우스가 직류와 교류에 대해 논쟁을 펼칠때 직류는 먼 곳에 발전소를 설치하고 전력을 송전하지 못한다는 말이 나온다. 실제로 영화중에 에디슨은 직류로 충분한 전력을 공급하기 위해 도시의 설계도를 펼치고 원을 그리며 수십개의 발전소를 세울 계획을 세웠다. 실제 우리는 직류로 먼 거리를 송전하는 것은 매우 비효율적인 방법이라는 것을 알고있다. 근데 과연 왜 직류는 거리에 따라 이렇게 큰 전력손실을 발생시키는 걸까? 이 이유는 전압 강하 효과 (Voltage Drop) 때문이다. 실제로 전선의 길이가 길어지면 길어질수록 처음 걸었던 전압보다 전압이 약해지고 이로 인해 더 작은 전류가 흐르며 운송 가능한..

물질과 라만 산란의 원리 그렇다면 이러한 Raman산란 , 혹은 Rayleigh 산란은 왜 일어나고 어떤 것에 영향을 받을까? 빛은 기본적으로 전자기파이다. 시간에 따라 전자기파는 같은 지점에서 주파수에 따라 전위가 +에서 -로 바뀌고 이는 분자나 물질 자체가 전기적으로 진동하거나 내부의 전자의 움직임에 영향을 준다. 분자는 양자단위의 원자의 결합이므로 원자와 마찬가지로 원자핵과 전자를 가지고 있으며 이에 의한 분자 에너지 레벨을 가지고 있다. 당연하게도 분자는 에너지를 받으면 에너지 준위가 높아지는데 이런 에너지는 회전하거나(Erot) 제자리에서 진동하거나(Evib), 혹은 전자 준위 레벨(Eele)에 의해 축척되고 빠른 시간 내에 다시 방출된다. 즉 분자의 전체 에너지는 위의 3가지 에너지를 합한 것..

라만분석(Raman Spectroscopy)의 종류 라만분석은 분석시간도 짧고 스펙트럼의 결과가 신뢰성이 높은 뿐만이 아니라 샘플의 상황에 따라 결과에 영향을 많이 받지 않기에 Insitu 분석등으로 현 연구에서 많은 응용이 되고 있다. 특히 2D 반도체 물질(ex graphene, MoS2)같은 경우 phonon mode가 해석하기 상대적으로 용이하고 3차원 물질보다 자세한 해석이 가능하기에 2D물질 분석에 많이 응용되고 있다. monolayers, inter-layer breathing, shear modes, doping, disorder 등에 대한 분석이 가능하기에 단순히 물질 판별 뿐만이 아니라 물성이나 특징 또한 자세히 판별이 가능하다. 덕분에 라만 분석법은 25개가 넘는 변화형이 개발되었다...

라만현상이란 (Raman effect)? 일반적으로 빛은 물질과 만날때 흡광, 투과, 반사, 산란, 회절 등의 상호작용을 하게 된다. 이때 빛은 전자기파로서 파장에 따른 특정한 에너지를 가지고 있으며 일반적으로는 물질에 흡수되며 에너지를 전달한다. 입사한 빛은 대부분 물질에게 흡수되거나 반사되며 사라지지만 그중 일부 만이 회절이나 산란을 일으키는데, 라만 현상의 발견 이전에 사람들은 100의 에너지를 가진 빛(광자)가 입사하면 항상 100의 에너지를 가진 빛이 튕겨져 나오거나 흡수된다고 이해했다. 하지만 1928년 분자와 빛의 연관성에 대해 연구하던 과학자 라만(Chandrasekhra Venkata Raman)은 빛이 분자와 만나서 반사되면 아주 적은 비율로 다른 에너지를 가진 빛이 나오는 것을 관찰해..

축전기란?? 축전기(Capacitor)는 커페시터, 콘덴서 등으로 불리며 2개의 극판을 이용하여 전압을 가했을 때 전하를 모아둘 수 있는 소자를 의미한다. 일반적으로 파형 생성 및 형상, 직류 차단, 교류 신호 커플링, 필터링 및 평활화 등 많은 회로에 기본적으로 들어가는데, 주로 회로 안정화에 자주 사용되는 편이다. 이뿐만이 아니라 짧은 시간내에 많은 전하를 모으고 빠르게 방출할 수 있기에 수퍼커패시터라는 에너지 스토리지로도 상용화가 이루어지고 있다. 특히나 종류에 따라 수행가능한 전압과 전류단위가 천차만별이며 종류 또한 다양한 편이라 실험시 사용에 주의해야 한다. 적절한 위치에 적절한 커패시터를 활용해야만 안전하게 사용 가능하며 실제 연결 후에도 회로 내부에서 과전압이 걸리는지 혹은 과하게 뜨거워지는..

반도체의 전기전도도는 위의 특성에 의해 도체보다는 낮고 부도체보다는 작다. 하지만 이것이 반도체가 전도도를 자유롭게 조절하게 되는 원인은 아니다. 위의 자료의 전기전도도의 특징에서도 볼 수 있듯 부도체, 도체는 전도도가 일정한 편이다. 하지만 반도체(Ge, Si, GaAs...)들은 전도도의 폭이 상대적으로 넓다. 전기 전도도는 트렌지스터나 다이오드 등에서 자유전자의 생성과 컨트롤 하는 정도에 관계하게 되고 결과적으로는 소자의 특성을 발현시키는 가장 핵심적인 원리가 된다. 반도체의 전기전도도의 조절을 가능하게 하는 핵심적인 요소는 반도체 물질 그 자체가 아닌 도핑(doping)이라는 기술에 있다. 순수한 Si결정의 경우 전도도는 10¯⁴ S/cm 정도이다. 하지만 위의 그림처럼 ⅣA족(4가)인 실리콘에 ..