Here, we observed decomposition of crystal ice on graphene substrate under controlled electron beam dose through cryo HR TEM. It is well known that electron beam influence during observation by TEM is rather volumetric rather than surface. However, according to our observation, the decomposition of hexagonal and cubic ice was analyzed and compared to the power law relationship. The result suggest that decomposition initiated from each facets of both cubic and hexagonal particle. In addition, the bulk crystallinity was maintained, only changing its size which gives an evidence of primary damage in radiation damage. These observations give an evidence for exceptional stability under electron beam compared to other beam sensitive materials and we expect further research regarding to this property.
물과 얼음은 지구상에서 가장 풍부하고 생물체에 가장 필요한 재료이다. 하지만, 물의 성질을 연구하는 것은 시뮬레이션과 실험 모두 어려웠다. 이 연구에서는 그래핀 기판 위에서 제어 된 전자빔 선량하에 얼음 결정이 분해되는 것을 저온 고분해능 전자현미경을 이용하여 관찰을 하였다. 일반적으로 전자빔의 영향은 표면보다는 오히려 체적으로 알려져 있다. 그러나 이 연구 관찰에 따르면 육각형 얼음 구조와 입방 얼음 구조 모두 멱법칙에 따라서 입자의 각 표면으로부터 분해가 되는 것으로 분석이 되었다. 또한, 벌크에 해당하는 부분은 전자빔에 견디며 결정성을 잘 유지하는 것을 통해 1차 방사성 손상이 일어나는 것을 확인하였다. 이러한 관찰이 결정질 얼음의 알려지지 않은 독특한 성질의 단서를 제공하고, 앞으로 이러한 성질을 밝히는 연구가 나아갈 것임을 예상한다.
