'1000조분의 1초' 분자 내 전자 움직임을 본다

IBS 2차원 고차조화파 기술 개발

국내 연구진이 분자가 지닌 다양한 전자궤도를 관측할 수 있는 기술을 개발했다.

이는 원자나 분자가 결합 또는 분해시 각각의 전자들이 어떻게 상호작용하는지 파악할 수 있는 의미 있는 연구로 평가되고 있다.

기초과학연구원(IBS) 초강력레이저과학연구단과 광주과학기술원(GIST) 고등광기술연구소 연구팀은 2차원 분자 다중궤도 관측 기술을 개발했다고 11일 밝혔다. 향후 정밀한 화학반응 과정 원리 이해는 물론 생명현상에 관계된 복잡한 분자의 화학반응에도 깊은 접근이 가능할 전망이다.

연구진은 펨토초(1000조분의 1초)의 시간 단위에서 발생하는 분자의 운동상태 관찰을 위해 펨토초 레이저를 활용, 원자나 분자가 강력한 레이저에 노출됐을 때 발생하는 빛인 고차조화파를 만들었다.

이후 고차조화파를 카메라로 사진 찍듯이 시간에 따른 분자 내 다중 전자궤도 변화를 관측하는 데 성공한 것이다.

이제껏 전자궤도 연구는 분자에 가하는 펨토초 레이저의 편광방향에만 의존하는 1차원적 연구였다.

따라서 다중 전자궤도로부터 발생하는 신호를 분해할 수 없어 특정 전자궤도의 정밀 관측은 불가능했다.

연구진이 개발한 2차원 고차조화파 분광법은 다중 전자궤도의 특성을 파악할 수 있는 새로운 기술인 만큼 화학반응 과정을 초고속, 초정밀로 분석할 수 있는 방법을 제공한다.

IBS 남창희 초강력레이저과학연구단장은 “기존 고차조화파 분광법의 한계를 넘는 독창적이고 창의적인 성과”라며 “분자의 다중궤도를 관측할 수 있는 방법을 제시, 초고속 분자물리학 분야의 새 지평을 연 것”이라고 의미를 부여했다.

한편 이번 연구결과는 물리학 분야 전문학술지인 피지컬 리뷰 레터스 4월 14일자 온라인판에 게재됐다.

이영록 기자 idolnamba2002@