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눈으로 보지 못한 머리카락의 구조
머리카락은 인간 피부에서 자라는 단백질 섬유로 여러 구조로 나뉩니다. 큐티클은 머리카락의 가장 바깥층으로, 머리카락을 외부 충격과 화학물질로부터 보호하며, 머리카락의 윤기와 촉감을 결정합니다. 표면에 얇고 평평한 케라틴 세포들이 비늘처럼 겹쳐져 있는데, 케라틴은 황(Sulfur)을 포함하는 아미노산인 시스테인으로 구성돼 있어, 이황화 결합을 형성해 강한 내구성을 가집니다. 염색이나 파마는 이황화 결합을 끊고 재결합하는 원리를 이용합니다. 코르텍스는 머리카락의 중간층으로, 전체 두께의 대부분을 차지합니다. 메드라는 머리카락의 중심부에 위치한 중간조직으로,. 주로 공기 방울과 세포 잔여물로 구성되어 있어 두께와 투과성에 영향을 미칠 수 있습니다.
머리카락을 관찰하기 위해서는 주사전자현미경 관찰이 필수 입니다. 큐티클의 겹침 상태, 손상 균열, 모공 등 머리카락의 초미세 구조를 세밀하게 분석하여 헤어 제품 개발이나 손상 평가에 활용할 수 있습니다.
COXEM의 EM-40은 수십 나노미터 수준까지 시료를 관찰할 수 있어 머리카락 표면의 미세한 큐티클 구조와 손상 부위를 정밀하게 관찰할 수 있습니다. 또한 2차 전자(SE)와 후방 산란 전자(BSE) 신호를 모두 검출할 수 있고, compact EDS 도 장착이 가능해 표면 형태뿐 아니라 원소 분포와 조성 분석이 가능합니다.
- 시편 전 처리 과정
머리카락은 비 전도성인 물체이기 때문에 금속 코팅 없이 바로 SEM에 넣으면 charging 현상이 일어나 시료를 잘 관찰할 수 없습니다. 또한 열에 약하기 때문에, 같은 곳을 오래 관찰하면 전자 빔에 의해 머리카락이 손상됩니다. 시료의 손상과 charging 현상을 방지하기 위해, 분석 전 표면을 금속으로 코팅하는 것이 필수 입니다. 만일 코팅을 하지 않는다면, VP 모드를 사용해 시료를 관찰하는 것을 추천 드립니다.
Step 1. 관찰할 머리카락을 채취한 후 잘라줍니다.
Step 2. 카본 테이프를 이용해 머리카락을 시료대에 고정합니다.
Step 3. SPT-20 코팅기에 시료가 고정된 시료대를 넣고 Pt나 Au로 표면을 코팅합니다.
Step 4. 코팅이 완료되면, 시료를 꺼내 EM-40에 장착한 뒤 진공을 잡고 표면을 관찰합니다.
- SEM 이미지
[머리카락 1]
[머리카락 2]
머리카락의 표면을 SEM으로 관찰하였습니다. 큐티클 층이 서로 겹쳐져 있는 모습이 뚜렷하게 보이며, 일부 큐티클 층이 손상되어 들리거나 갈라져 있는 모습이 관찰되었습니다 큐티클 층이 매끄럽지 않고 들떠 있으면 머리카락이 거칠게 느껴지고 윤기가 줄어들게 됩니다. 층 표면에 있는 미세한 입자까지 관찰하고 싶다면, SEM에서 가속전압을 너무 높이지 않고 낮춰서 관찰하는 것을 추천 드립니다.
- 저 진공 이미지
[머리카락 (고 진공)]
[머리카락 (저 진공)]
코팅 하지 않은 머리카락을 SEM으로 관찰하였습니다. 머리카락에는 전도성이 없기 때문에, 전자 빔을 표면에 주사했을 때 전자가 빠져나가지 못하고 쌓이는 차징 현상으로 인해 이미지를 잘 관찰할 수 없습니다. 고 진공이 아닌 저 진공에서는 저 진공을 만들기 위해 들어간 공기 입자에 의해 대전 현상이 일어나 쌓인 전자가 일부 빠져나올 수 있기 때문에 코팅을 하지 않은 비전도성 물체라도 어느정도 관찰이 가능합니다.
- 다른 시료 이미지
[손상된 머리카락]
[머리카락 끝]
[모근]
