카메라로 사진 찍듯 분자 내 전자궤도 관측(05.11)

IBS 연구팀, 레이저 이용해 다중 전자궤도 변화 볼 수 있는 기술 개발

길애경 기자 kilpaper@hellodd.com 

 

▲다중 전자로부터 발생하는 고차조화파를 분해하기 위한 2차원 고차조화파 분광법의 모식도.<이미지=IBS 제공>

분자 내의 전자궤도를 볼 수 있는 기술이 국내연구진에 의해 개발돼 관심이 쏠리고 있다.

 

 

IBS(기초과학연구원·원장 김두철)는 남창희 초강력레이저과학연구단(GIST 캠퍼스)과 GIST 고등광기술연구소 연구팀이 레이저를 이용해 카메라로 사진을 찍듯이 시간에 따른 분자 내 다중 전자궤도의 변화를 관측할 수 있는 기술을 개발했다고 11일 밝혔다.

 

지금까지 전자궤도 연구는 분자에 가하는 펨토초 레이저의 편광방향에만 의존하는 1차원적 연구였다. 이 방법으로는 다중 전자 궤도로부터 발생하는 신호를 분해할 수 없었기 때문에 특정 전자궤도를 정밀하게 관측하는데 한계가 있었다.

 

연구팀은 펨토초(1000조분의 1초)의 시간 단위에서 발생하는 분자의 운동 상태를 관찰하기 위해 펨토초 레이저를 활용해 고차조화파를 만들어냈고 2차원 고차조화파 분광법을 개발했다.

 

이는 다중 전자 궤도의 특성을 파악할 수 있는 새로운 관측 기술로 화학 반응 과정을 초고속·초정밀로 분석할 수 있는 방법을 제공한다. 연구팀은 이를 통해 카메라로 사진을 찍듯이 시간에 따른 분자 내 다중 전자 궤도의 변화를 관측할 수 있었다.

 

연구팀의 기술 개발로 전자 궤도의 관측을 통해 정밀한 화학 반응 과정과 원리를 이해할 수 있게 될 전망이다. 또 생명현상에 관계된 복잡한 분자의 화학반응에도 접근이 가능할 것 이라는게 연구팀의 설명이다.

 

이번 연구 성과는 물리학 분야​ 전문학술지인 피지컬 리뷰 레터스5(Physical Review Letters) 4월 14일자 온라인판에 ​​게재됐다.

 

남창희 IBS 초강력레이저과학연구단장은 이번 성과에 대해 "기존 고차조화파 분광법의 한계를 뛰어넘는 독창적이고 창의적인 성과"라고 말하며 "분자의 다중 궤도를 관측할 수 있는 방법을 제시해 초고속 분자물리학 분야의 새 지평을 열었다"고 의미를 강조했다.