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미래&과학 기술

‘200아토초’ 원자 찰나운동 포착 기술 개발

등록 2007-12-04 19:00

한국과학기술원 물리학과 남창희 교수와 김경택 박사
한국과학기술원 물리학과 남창희 교수와 김경택 박사
카이스트 남창희·김경택 박사팀
국내 연구팀이 1천조분의 1초를 다시 1000분의 1로 쪼갠 ‘아토초’ 단위의 찰나에 순간적 전자기파인 펄스를 생성하는 데 성공했다. 아토초 펄스는 원자 내부의 전자 움직임 같은 초고속 자연현상을 측정하고 연구하는 데 쓸 수 있다.

한국과학기술원 물리학과 남창희 교수와 김경택 박사 연구팀은 4일 아토초 엑스선 펄스를 만들어 압축하는 새로운 방법으로 200아토초 수준의 펄스를 만드는 데 성공해 국제학술지 <피지컬 리뷰 레터스>에 발표했다고 밝혔다.

달리는 말의 발놀림이나 날아가는 총알의 궤적은 고속 카메라로 볼 수 있지만, 이보다 훨씬 더 빠른 원자·분자의 초고속 자연현상은 순간적인 빛의 펄스를 이용해야 볼 수 있다. 전자가 수소 원자를 한 바퀴 도는 주기가 150아토초일 정도로 원자·분자 세계는 매우 빠르게 움직인다. 그동안 과학계에선 빛에너지를 모았다가 피코초(1조분의 1초)나 펨토초(1천조분의 1초), 아토초(100경분의 1초)의 순간에 방출하는 여러 펄스 기술들이 개발돼왔다.

이번 연구팀은 아토초 펄스를 생성하는 기존 기술의 중요한 단점을 개선했다. 아토초 펄스는 초강력 레이저를 원자에다 쏠 때 생기는 엑스선에서 생성되는데 이 때 펄스는 시간적으로 퍼지는 단점을 보여왔으나, 이 연구팀은 엑스선 펄스를 압축함으로써 퍼짐 현상을 줄이는 새 방법을 내놓았다.

남 교수는 “현재 세계기록인 130아토초보다 짧은 100아토초 미만의 펄스를 만들 계획”이라며 “이런 연구가 초고속 자연현상을 이해하고, 궁극적으론 원자 상태를 제어하는 방법을 찾는 데 기여할 것”이라고 말했다.

오철우 기자 cheolwoo@hani.co.kr

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