“韓日 과학자 일냈다” ‘빛’ 활용, 분자 양자상태 실시간 제어…‘사이언스’ 게재 작성일 03-07 165 목록 <div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> <strong class="summary_view" data-translation="true">- GIST 화학과 김유수·이마다 히로시 교수, RIKEN 등 한·일 공동연구<br>- 분자 수준서 발생하는 에너지 변환과 화학반응 실시간 제어기술 개발</strong> <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> <section dmcf-sid="G4NofeJqif"> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="71a1e4d6dc66c132017603d4e1d32a526dbeef4544e7a5251fa17e3d1876275d" dmcf-pid="H8jg4diBdV" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="이번 연구성과 대표 이미지.[GIST 제공]" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202503/07/ned/20250307040021173edba.jpg" data-org-width="1280" dmcf-mid="W35HrvyjM8" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img4.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202503/07/ned/20250307040021173edba.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 이번 연구성과 대표 이미지.[GIST 제공] </figcaption> </figure> <p contents-hash="58c4d7ddfc105bd66fea99a8e7d03c4b761173b0922a93d4883130cfdd95428f" dmcf-pid="X6Aa8Jnbi2" dmcf-ptype="general">[헤럴드경제=구본혁 기자] 한국과 일본 공동연구진이 분자 수준에서 일어나는 현상을 실시간 초고속으로 관측·제어할 수 있는 기술을 개발했다.</p> <p contents-hash="a9dc69c45d06e97feae4a5f7d5969d9baf55dd74a8716ea42fc222e05a5b1d14" dmcf-pid="ZPcN6iLKR9" dmcf-ptype="general">이번 연구성과는 세계 최고권위 국제학술지 ‘사이언스(Science)’에 3월 7일(현지 시간) 게재됐다.</p> <p contents-hash="3811bd20167c5a528673c0d8e01adf6d3aaafd06ceb7308a32ba8def808170ba" dmcf-pid="536fFBKGdK" dmcf-ptype="general">광주과학기술원(GIST)은 화학과 김유수(기초과학연구원(IBS) 양자변환연구단장)·이마다 히로시 교수가 일본 이화학연구소(RIKEN), 요코하마국립대, 도쿄대와 함께 머리카락보다 얇은 나노미터(nm, 1nm는 10억분의 1미터) 크기의 물질을 시각화하여 관찰할 수 있는 주사터널현미경(STM)과 매우 짧은 시간 스케일을 가진 테라헤르츠(THz) 광을 결합, 분자 수준에서 발생하는 에너지 변환과 화학 반응을 실시간으로 제어하는 기술 개발에 성공했다고 밝혔다.</p> <p contents-hash="aa2f3fe638e92759b6fec47fc16dbe8f990eff59fea7df9532eb4f0b7b647730" dmcf-pid="10P43b9HRb" dmcf-ptype="general">분자와 전극 사이에서 전하가 이동하는 현상(전하 교환)은 유기 소자나 촉매 표면에서 발생하는 화학 반응 등에서 나타나는 기본적인 분자 과학 현상 중 하나다.</p> <p contents-hash="af57c46d6df4dc586e95c48198f76972bd03127221524febd490289d19504455" dmcf-pid="tpQ80K2XRB" dmcf-ptype="general">최근 광학 기술이 발전하면서, 피코초 단위의 짧은 시간 폭을 가진 테라헤르츠(THz) 영역의 광 펄스를 사용하여 초고속 전하 제어가 가능해졌다. 특히 테라헤르츠(THz) 펄스를 주사 터널 현미경(STM)과 결합함으로써 나노미터(nm) 수준에서 물질에 전하를 주입할 수 있게 되었다.</p> <p contents-hash="e6f20b207beb26661d082db54f09e8678397a30b0de3bf40c6ad8d05e34bfb6c" dmcf-pid="FUx6p9VZLq" dmcf-ptype="general">기존 THz-STM은 전하 조작에 따른 전류만 측정할 수 있어, 분자에 전하를 주입했을 때 일어나는 분자 상태의 변화를 조사하는 데 한계가 있었다. 연구팀은 STM에 광학 기술을 결합한 장치(광학 STM)를 개발하여, 단일 분자 수준에서 다양한 양자 현상을 보다 정밀하게 관측하는 데 성공했다.</p> <p contents-hash="1c03092c58822335209d39be70d7d36198ec45e2f1914ac8626604e7a141be41" dmcf-pid="3uMPU2f5Rz" dmcf-ptype="general">연구팀은 광학 STM과 THz 펄스를 결합한 THz-광학 STM 장치를 이용해, 중심에 팔라듐(Pd) 원자가 포함된 Pd 프탈로시아닌 단일 분자를 대상으로 실험을 진행했다.</p> <p contents-hash="4674fe6fa3ad2911ab4bfb131e71ff387555416087230db48e52a8986bdd07c4" dmcf-pid="07RQuV41L7" dmcf-ptype="general">THz 펄스를 STM에 조사해, 660 nm 근처의 파장 대역에서 분자의 발광을 검출할 수 있었다.</p> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="56705acb5057d68322f8ec217bcf24481e38bb4573b5b39f818251c701484b90" dmcf-pid="pzex7f8tLu" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="이번 연구를 수행한 한국과 일본 공동연구진. 김유수(왼쪽부터) GIST 화학과 교수, 이마다 히로시 교수, 키무라 켄스케 RIKEN 연구원.[GIST 제공]" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202503/07/ned/20250307040021602uprb.jpg" data-org-width="1077" dmcf-mid="YyDcxoaVR4" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img1.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202503/07/ned/20250307040021602uprb.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 이번 연구를 수행한 한국과 일본 공동연구진. 김유수(왼쪽부터) GIST 화학과 교수, 이마다 히로시 교수, 키무라 켄스케 RIKEN 연구원.[GIST 제공] </figcaption> </figure> <p contents-hash="b177873d98ab7df32deddd131628dc48cd43059164fd1bc5ac080ec9e211761b" dmcf-pid="UqdMz46FMU" dmcf-ptype="general">연구팀은 THz 펄스의 파형을 변화시켰을 때 발광 현상이 어떻게 변화하는지 조사했다. 여기서 THz 펄스의 파형은 캐리어 엔벨로프 위상이라는 물리량으로 표현할 수 있다.</p> <p contents-hash="5f177ff99e5f9465edd045214fefa40ee94f5c47e7d3e4830dc566901b6803a7" dmcf-pid="uHKqG0UlLp" dmcf-ptype="general">연구팀은 캐리어 엔벨로프 위상을 변화시킬 수 있는 광학 소자인 ‘THz 위상 쉬프터’를 개발하여 THz 펄스의 파형을 제어했다. 캐리어 엔벨로프 위상을 변화시키면서 분자에서 방출되는 발광 강도를 측정한 결과, THz 펄스의 파형이 달라짐에 따라 발광 강도가 변하는 것을 관찰할 수 있었다. 특히, 위상이 210° 근처일 때 발광 강도가 최대에 이르는 것으로 나타났다.</p> <p contents-hash="fbf145643f3aaad7e12f8129a29dcce320ebb0f815124f644c692f3ce98d19dd" dmcf-pid="7X9BHpuSJ0" dmcf-ptype="general">이러한 연구 결과를 바탕으로, THz 펄스를 이용한 초고속이면서도 연속적인 전하 주입을 통해 분자의 상태를 제어할 수 있다는 결론을 내렸다.</p> <p contents-hash="77677ce36311c1c7bb0bc0d5af22791dfc8f983f1be9c04c8e56e759b65b1e5a" dmcf-pid="zZ2bXU7vJ3" dmcf-ptype="general">김유수 교수는 “이번 연구를 통해 THz 펄스와 광학 STM을 결합하여, 극한의 시공간 분해능으로 분자의 양자 상태를 측정하고 제어하는 방법을 확립했다”면서 “이번에는 분자에서 방출된 빛을 검출하는 데 그쳤지만, 다른 레이저 광원과 결합하면 라만 산란 현상이나 광발광 등 다양한 광학 현상을 높은 시간 분해능으로 측정할 수 있는 길을 열게 될 것”이라고 말했다.</p> </section> </div> <p class="" data-translation="true">Copyright © 헤럴드경제. 무단전재 및 재배포 금지.</p> 관련자료 이전 이젠 분자 수준에서 일어나는 현상도 제어한다 [지금은 과학] 03-07 다음 GIST, 빛 이용한 초고속 전하 조작…단일 분자 양자 상태 실시간 제어 성공 03-07 댓글 0 등록된 댓글이 없습니다. 로그인한 회원만 댓글 등록이 가능합니다.
