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KAIST, 원자 내 초고속 현상 연구 기술 개발

최종수정 2007.12.04 17:48 기사입력 2007.12.04 17:47

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아토초(10의18제곱분의1초) 영역의 원자 내부를 관찰할 수 있는 기술이 국내 연구진에 의해 개발됨에 따라 자연계에 존재하는 초고속 현상을 연구할 수 있는 계기가 마련될 것으로 기대된다.

한국과학기술원(KAIST)의 남창희(51) 교수와 김경택(34) 박사팀은 아토초 엑스선 펄스를 생성한 뒤 고유의 성질을 이용해 더욱 압축함으로써 매우 짧은 펄스를 생성하는 기술을 개발한데 이어, 이를 통해 200아토초에 불과한 펄스를 생성하는데 성공했다고 과학기술부가 4일 밝혔다.

자연계의 초고속 현상을 측정하려면 그 현상이 일어나는 시간보다 더 짧은 측정수단이 필요하다. 전자가 수소 원자를 한 바퀴 공전하는 주기는 150아토초에 불과하므로 이런 현상을 연구하려면 아토초 영역의 펄스가 필요한 것이다.

지금까지는 아토초 펄스를 만들기 위해 매우 강한 펨토초(10의15제곱분의1초) 레이저를 원자에 집속하고 이때 발생하는 엑스선을 이용했지만 파장에 따라 엑스선 발생시간이 달라 초고속 현상을 측정하기가 어려웠다.

남 교수팀은 엑스선을 발생시키는 매질인 아르곤 원자가 갖는 고유의 분산특성을 이용해 파장에 따른 퍼짐 현상을 상쇄하는 자체 펄스 압축 방법을 개발했다. 파장에 따라 다른 시간에 발생하는 엑스선을 적절한 분산특성이 있는 물질에 투과시켜 퍼짐을 상쇄한 것이다. 이어 남교수팀은 엑스선을 발생하는 매질을 더욱 압축함으로써 훨씬 강하고 짧은 펄스를 얻을 수 있었다.

남 교수는 "이번 연구로 100아토초 미만의 펄스를 만드는 것이 가능해졌다"며 "이는 원자 내부의 전자 움직임을 관찰하는 것과 같은 자연계 초고속 현상 연구는 물론 궁극적으로 원자상태를 제어하는 방법을 제공하는 데도 기여할 것"이라고 밝혔다.

이번 연구 결과는 물리학분야 최고 국제학술지인 '피지컬 리뷰 레터스'(11월 30일자)에 실렸다.

이정일 기자 jaylee@newsva.co.kr
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