바카라 추천빔으로 "칠흑 같은 어둠"에 숨겨진 신비를 풀어냅니다
--조몬 시대부터 시작된 "칠기 기술"의 최첨단 활용을 향해--

[요약]

애완동물 검정 "어둠"을 표현하는데도 사용되는 이 단어처럼검은 래커[1]매우 아름다운 검정색을 가지고 있습니다 그러나 옻이 왜 검게 변하는지, 흑칠의 구조는 무엇인지에 대한 미스터리는 오늘날에도 크게 알려지지 않은 채 남아 있다

빛나는 빛[2], 중성자, X선은 물체를 관통하는 힘을 가진 '빛(바카라 추천빔)'으로 각각 다른 성질을 가지고 있습니다 이러한 특별한 능력을 지닌 바카라 추천빔을 활용해 가시광선이 투과할 수 없는 옻칠의 나노구조를 해명하는 데 성공했습니다 그 결과 오랫동안 미스터리로 남아 있던 흑칠의 검은색의 유래가 밝혀졌다

이 연구는 일본원자력기구(사장: 오구치 마사노리), 기획조정실 미나미카와 타쿠야 연구원, 부연구실 세키네 유리나, 재료과학연구센터 연구책임자 마츠무라 다이키가 수행했습니다 연구 그룹에는 연구 부국장인 히로이 코스케, J-PARC 센터 연구 부국장인 다카다 신이치, 메이지 대학 이공학부 응용화학과 객원 연구원인 카미야 요시미(총장: 다이로쿠노 코사쿠), 혼다 다카유키 부교수가 포함되어 있습니다

우루시는 내수성과 내화학성이 뛰어난 희귀한 천연 페인트입니다 다양한 생활용품과 장식품을 칠하는 데 사용되었습니다 최근에는 바카라 추천을 이용한 신소재 개발도 주목받고 있다 생칠에 검이나 기타 물건으로 깎은 철을 소량 첨가하면 매우 아름다운 칠흑색이 나온다는 것은 예로부터 알려져 왔습니다 그러나 바카라 추천의 구조와 반응은 거의 알려져 있지 않으며, 오늘날에도 왜 검게 변하는지는 불분명하다

요즘에는 다양한 물질의 구조가 밝혀졌고, 물질의 구조 변화가 그 성질을 크게 변화시킬 수 있다는 것이 알려졌습니다 소재의 특성을 극대화하기 위해서는 소재의 구조를 명확히 한 후 구조를 조절하는 것이 필수적이다 또한, 제조 방법에 따라 바카라 추천의 구조가 다르다면, 역사적 유산으로 알려진 바카라 추천의 제작 방법에 대해서도 알아볼 수 있다 따라서 바카라 추천의 역사적 유산을 규명하는데 있어 바카라 추천의 구조를 규명하는 방법의 확립은 중요하다

래커는 03% 미만의 매우 낮은 농도의 철을 첨가하면 검은색이 됩니다 기존의 분석 방법으로는 이렇게 낮은 농도를 감지할 수 없습니다철 이온[3]안정적으로 검출하기가 어려웠습니다 그러므로대형 싱크로트론 방사선 시설 SPring-8[4]네고강도 양성자 가속기 시설 J-PARC[5]등 세계 최고 수준의 실험실 시설을 이용하여 바카라 추천 내부의 정밀한 측정을 가능하게 했습니다 실험에서는 싱크로트론 방사선을 사용하여 흑칠에 포함된 철 이온의 화학적 상태를 결정했습니다 또한 엑스선과 중성자의 특성을 이용하여 투과도의 차이를 바탕으로 바카라 추천의 구조를 관찰하는 방법도 확립했습니다 이러한 결과를 통해 우리는 흑칠이 검게 변하는 과학적 메커니즘을 처음으로 밝혀냈습니다

향후 이 방법을 바탕으로 지금까지 알려지지 않았던 흑칠의 유래 역사를 해명하는 것이 가능할 수도 있습니다 또한, 바카라 추천은 석유 유래 물질에 비해 우수한 화학적 특성을 갖고 있기 때문에 본 분석법은 차세대 기능성 신소재 개발에 유용하게 활용될 수 있을 것으로 기대된다

이 결과는 국제학술지 “랭뮤어'' 온라인판에 게재됩니다

[배경 및 역사]

바카라 추천은 매우 오랜 역사를 가지고 있으며 조몬 시대부터 사용된 것으로 알려져 있습니다생칠기[6]는 갈색 래커 필름이지만 검정색을 포함한 다양한 색상의 래커 필름이 만들어졌습니다 그 중 칠흑의 아름다운 색을 지닌 흑칠은 자개의 흰색, 금박의 금색 등의 색상과 대비되는 효과가 있어 예로부터 장식용 도료로 사용되어 매우 아름다운 예술 작품을 만들어냈습니다

래커와 철 이온 사이의 화학 반응, 카본 블랙과 소나무 연기의 첨가를 포함하여 래커 블랙을 착색하는 몇 가지 알려진 방법이 있습니다 그 중에서도 흑칠은 바카라 추천과 철이온의 화학반응으로 만들어지는 광택이 있고 매우 아름답기 때문에 가장 많이 사용된다

생옻이 주성분입니다우루시올[7](~65%, 그림 1) 및 물(~30%) 철을 첨가하면 우루시올과 반응한다고 생각되는데, 왜 검게 변하는지는 오늘날까지도 미스터리이다 흑칠에 첨가되는 철의 양은 극히 적고, 가시광선을 투과하지 않는 흑칠에 포함된 철의 상태를 기존의 방법으로는 분석하기가 어렵습니다 더욱이 경화된 바카라 추천은 안정성이 매우 높기 때문에 분해하여 그 구조를 자세히 살펴보는 것도 어렵다 또한, 건조되기 전의 옻은 '옻 발진'을 일으킬 수 있고 취급이 어려워 오늘날에도 옻의 구조가 미스터리로 남아 있다

그림 1 우루시올의 구조

[이 결과]

본 연구에서는 그림 2와 같이 원시 래커 필름과 03% 철을 함유한 흑색 래커 필름에 비파괴적이고 투명도가 높은 싱크로트론 방사선, X선 및 중성자 빔을 적용하고 각 바카라 추천 빔의 특성을 활용하여 여러 각도에서 구조를 관찰했습니다

그림 2 측정에 사용되는 생래커 필름과 흑색 래커 필름

먼저, 흑색 래커 필름에 포함된 미량의 철의 화학적 상태를 명확히 하기 위해 우리는 SPring-8에 설치된 빔라인에서 측정을 수행했습니다 또한 측정용XANES(X선 중단 근처 구조) 방법[8]) 및확장된 X선 흡수 미세 구조(EXAFS) 방법 [9])을 사용했습니다 철 이온을 X선에 노출시켜 흡수율을 측정하면 철의 원자가와 철 근처의 구조를 관찰할 수 있습니다 이러한 방법을 사용하여 래커막에 포함된 미량의 철 이온 상태를 포착하는 데 성공했습니다

그림 3은 블랙 래커의 철 이온에 대한 XANES 및 EXAFS 측정 결과를 보여줍니다 XANES 방법으로 얻은 그래프(왼쪽 그림 3)를 분석하여 철 이온의 원자가를 결정할 수 있습니다 래커필름을 0가, 2가, 3가 철과 비교한 결과, 래커에 함유된 철이온은 모두 3가(Fe)임을 알 수 있었습니다³⁺) 또한 EXAFS 방법으로 얻은 그래프(그림 3 오른쪽)를 분석하여 주변 분자까지의 평균 거리를 결정할 수 있습니다 분석 결과, Fe³⁺

그림 3 블랙 래커 필름의 XANES 측정 및 EXAFS 측정 결과

또한 원시 래커 필름과 흑색 래커 필름의 나노구조 차이를 조사하기 위해소각 중성자 산란(SANS) 방법[10]) 및소각 X선 산란(SAXS) 방법[11])가 사용되었습니다 SANS법과 SAXS법은 시료에 중성자 또는 X선을 조사하고, 시료에서 산란되는 중성자 또는 X선의 세기를 측정하여 물질의 나노구조를 측정하는 방법이다 이번에는 중성자빔과 X선이라는 서로 다른 특성을 지닌 두 가지 유형의 바카라 추천빔을 사용했습니다 일반 실험 시설에서는 중성자 빔을 사용할 수 없기 때문에 SANS 측정은 J-PARC에 설치된 빔라인에서 수행되었습니다 X-선은 원소의 전자에 의해 산란되는 반면, 중성자는 원소의 원자핵에 의해 산란됩니다 따라서 래커막에 X선과 중성자선을 조사하여 산란된 광선의 세기비를 분석함으로써 산란에 기여한 나노구조체의 원소 조성을 분석할 수 있다 본 연구에서는 이 원리를 사용하여 원시 래커 필름과 흑색 래커 필름에 포함된 나노구조 구성 요소를 조사했습니다

그림 4 SANS 방법 및 SAXS 방법 개요

처음에는 원시 래커 필름과 블랙 래커 필름의 나노 구조가 거의 동일한 구성을 가질 것으로 예상했습니다 그러나 흥미롭게도 원시 래커 필름은 중성자보다 X선을 훨씬 더 강하게 산란시킵니다 원칠막과 흑칠막에서 산란되는 X선과 중성자의 강도비(I_삭스/I_산스)를 계산하면 Table 1과 같이 생옻이 흑옻나무에 비해 훨씬 큰 값을 갖는다 이 결과는 생옻막과 흑옻막에 포함된 나노구조체의 조성이 전혀 다르다는 것을 보여준다 이것이 나의 첫 번째 발견입니다 각 필름에서 나노구조를 형성하는 성분이 어떤 성분인지 이론값을 바탕으로 계산한 결과, 원락카 필름에는 우루시올이 함유되어 있는 것으로 나타났습니다알킬 사슬[12]배열되어 있습니다(그림 5(상단)) 한편, 블랙 래커 필름에서는 우루시올의 철 이온이나 벤젠 고리 부위가 정렬되어 있는 것으로 시사되었다(그림 5(아래))

그림 5 생칠과 흑칠의 구조 차이

위에서 설명한 바와 같이 우리는 블랙 래커 필름에 포함된 철 이온의 화학적 상태와 나노 구조를 분석하는 데 성공했습니다 이러한 결과를 바탕으로 흑칠이 흑색을 발현하는 메커니즘으로 다음과 같은 가설을 제안하였다 생칠에 철이온을 첨가하면 우루시올의 벤젠고리 부분이 활성화되어 그곳에서 반응이 진행된다 그런 반응으로 인해벤젠고리[13]부분이 연결되었습니다 이들 부품을 연결하면 가시광선이 쉽게 흡수되어 검은색이 나타나는 것으로 생각된다 (그림 5(하단))

[미래 전망]

우루시는 고대부터 실용성과 장식성이 뛰어난 페인트로 사용되어 왔지만, 이번 연구를 통해 흥미로운 화학반응을 통해 형성되며 독특한 나노구조를 가지고 있는 것으로 밝혀졌습니다 서로 다른 특성을 지닌 바카라 추천빔을 이용하면 수년 동안 미스터리로 남아 있던 래커 필름의 구조 분석을 비파괴적으로 측정할 수 있다는 사실이 입증됐다 앞으로는 이 방법을 사료에 적용함으로써 이전에 알려지지 않았던 역사적 미스터리를 풀어내는 것이 가능할 수도 있다 또한, 옻칠의 우수한 물성이 어떻게 그 구조에서 유래하는지를 밝혀 자연 친화적인 차세대 소재 개발을 기대할 수 있습니다

<추가 참고 사항>

• 세키네 미나미카와(바카라 커뮤니티): 옻칠의 분석 및 구조 분석을 위한 실험 설계
• 미나미카와, 세키네, 마츠무라, 히로이, 다카다(바카라 커뮤니티), 카미야, 혼다(메이지 대학): 본 연구와 관련된 실험 데이터의 데이터 수집 및 분석
• 세키네 미나미카와(일본원자력청): 흑칠 구조의 이론에 기초한 설명
• 혼다 카미야(메이지 대학): 본 연구와 관련된 바카라 추천 취급 방법에 대한 지침, 역사적 배경 설명

이 연구는 JSPS 과학 연구 보조금(21K04949, 20K20679) 및 JAEA ACCEL 연구 기금의 지원을 받았습니다

[논문 정보]

• 잡지 이름:랭뮤어
• 제목:Fe 이온, UV 조사 및 가열이 흑색 래커 필름의 미세 구조에 미치는 영향
• 저자 이름: 난카와 타쿠야^1*, 세키네 유리나^2*, 마츠무라 다이주², 히로이 코스케^2,3, 타카타 신이치^2,3, 카미야 요시미⁴, 혼다 타카유키⁴
• 소속: 1 바카라 커뮤니티 기획 조정실, 2 바카라 커뮤니티 재료 과학 연구 센터, 3 바카라 커뮤니티 J-PARC 센터, 4 메이지 대학

 

[용어 설명]

[1] 검은 래커

래커의 철분 함량으로 인해 색이 어두워지는 특성을 이용하여 만든 래커액 또는 래커 필름입니다 고대에는 칼을 가는 데 사용하는 철분에 옻을 섞었고, 현대에는 생칠에 철화합물을 섞는다

[2] 싱크로트론 방사선

싱크로트론 방사선은 전자가 빛의 속도와 거의 동일한 속도로 가속되고 전자석에 의해 이동 방향이 구부러질 때 생성되는 X선입니다 강도는 실험실 등급 X선의 강도보다 12배 이상 높기 때문에 미량의 성분도 검출할 수 있습니다

[3] 철 이온

산화되고 이온화된 철 원소이며 주로 2가 및 3가 원소가 안정적으로 존재합니다 철의 경우 3가 철은 대부분 노란색을 띠지만, 2가 철을 섞으면 검은색이 된다(검은 녹: Fe)₃O₄)는 원자가에 따라 다른 성질을 갖는 것으로 알려져 있습니다 이온의 특성을 이해하려면 원자가에 대한 정보를 얻는 것이 필수적입니다

[4] SPring-8 (대형 싱크로트론 방사선 시설)

SPring-8은 세계 최고 성능의 싱크로트론 방사선을 생산하는 효고현 하리마 과학단지에 위치한 RIKEN 시설입니다 SPring-8이라는 이름은 Super Photon ring-8 GeV(기가 전자 볼트)에서 유래되었습니다 SPring-8에서는 나노기술, 생명공학, 산업 응용 등 싱크로트론 방사선을 활용한 광범위한 연구가 진행되고 있습니다

[5] J-PARC(고강도 양성자 가속기 시설)

이것은 이바라키 현 토카이 마을에 있는 고에너지 가속기 연구 기구(KEK)와 일본 원자력 기구(JAEA)가 공동으로 운영하는 대규모 연구 시설로, 입자 물리학, 핵 물리학, 응집 물질 물리학, 화학, 재료 과학 및 생물학 분야의 학술 연구부터 산업 분야의 응용 연구에 이르기까지 광범위한 분야에서 세계 최고의 연구가 수행되고 있습니다 J-PARC 내 소재 및 생명 과학 실험 시설 MLF는 세계에서 가장 강한 뮤온과 중성자 빔을 사용하여 연구를 수행하여 전 세계의 연구자들을 끌어 모으고 있습니다

[6] 생옻

옻나무에서 나온 액체를 여과하여 불순물을 제거하고 균일하게 만든 옻액 또는 그것으로 만든 바카라 추천을 말합니다

[7] 우루시올

아나카르디아과의 많은 식물에서 발견되는 물질 옻나무의 원료이며, 만졌을 때 피부에 발진이 생겨 '옻발진'을 일으키는 것으로 알려져 있습니다

[8] XANES 메소드

입사 싱크로트론 방사선의 에너지를 변화시키면서 물질의 흡광도를 측정하여 대상 원자의 화학적 상태를 분석하는 방법

[9] EXAFS 방법

입사 싱크로트론 방사선의 에너지를 변화시키면서 물질의 흡광도를 측정하여 대상 원자 근처의 국지적 구조와 화학적 상태를 분석하는 방법입니다

[10] SANS 방법

산란 각도가 작은 영역에 중성자를 물질에 조사하여 산란된 중성자 빔을 이용하여 물질의 구조를 평가하는 방법

[11] SAXS 방법

재료에 X선을 조사하고 산란 각도가 작은 영역에서 산란된 X선을 사용하여 재료의 구조를 평가하는 방법입니다

[12] 알킬 사슬

기본적으로 탄소와 수소로 구성됩니다(CH₂)n으로 표현되는 사슬형 유기물질

[13] 벤젠고리

탄소와 수소로 구성됨, C₆H₆로 표시되는 안정한 고리형 유기물질

관련 페이지

바카라 커뮤니티의 연구 개발 결과에 대한 이해하기 쉬운 소개: "양자빔을 사용하여 칠흑 같은 어둠 속에 숨겨진 미스터리를 풀다"