포스텍 공동연구팀, 기존의 원리 깬 원자의 성질 발견

포항4세대방사광가속기로 관측…앞으로 새로운 물질 상태 확인 기대

포스텍 송창용 교수

규칙적으로 배열돼 있던 원자는 물질이 녹으면 흐트러지게 되는데, 국내 연구진이 강한 레이저 빛을 통해 이와 반대되는 현상을 세계 최초로 규명해냈다.

포스텍(포항공대·총장 김무환) 물리학과 송창용 교수·통합과정 정철호 학생, 화학과 임영옥 박사와 기초과학연구원(IBS) 노도영 원장 연구팀은 포항4세대 방사광가속기의 엑스선을 이용해 비평형상태에서 이례적으로 원자가 나란히 정돈되는 현상을 관측했다고 최근 '사이언스 어드밴스'에 실었다.

포스텍 정철호 씨

비평형상태란 물질에 레이저를 비췄을 때 그 안에 들어있는 전자만 뜨거워지고 원자는 여전히 차갑게 남아있는 상태를 말한다.

연구팀은 포항4세대방사광가속기의 엑스선 자유전자레이저를 통해 강한 레이저를 쬔 시료가 녹는 찰나의 순간적으로 포착해 냈다. 자유전자레이저를 이용하면 나노미터(10억 분의 1m) 단위의 공간과 펨토초(1천조 분의 1초) 단위의 시간까지도 쪼개 볼 수 있다.

포스텍 임영옥 박사

특히 송창용 교수팀은 자유전자레이저를 활용해 초고속 단일 노출 이미징 방법을 독자적으로 개발했다. 시료가 녹는 과정에서 온도가 높아져도 표면의 원자들이 나란히 정렬되는 현상을 볼 수 있게 된 것이다.

연구팀 측은 "비평형상태에서 나타나는 물질의 변화를 순간적으로 포착할 수 있다는 것은 자연적으로 발생하지 않는 물질의 새로운 상태를 확인할 수 있다는 사실을 의미한다"면서 "지금까지 보지 못했던 물질의 상태를 확인할 수 있게 되면서 앞으로 다양한 연구로의 확장이 기대된다"고 밝혔다.