꿈의 '고온 초전도체' 구현?…'테라헤르츠 현미경'으로 초전도체 전자 관측 작성일 02-05 53 목록 <div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> <section dmcf-sid="ZTd79C5TMa"> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="320b52173fcea3a596d9678ed3bdb382001f6d0645b054dc290607c2927713a9" dmcf-pid="5yJz2h1yMg" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="초전도체를 통과하는 전자의 집단적 파동의 모습을 상상해 묘사한 그림. Sampson Wilcox, Emily Theobald 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202602/05/dongascience/20260205040145270zipo.jpg" data-org-width="680" dmcf-mid="X5Lb4v3GLN" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img1.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202602/05/dongascience/20260205040145270zipo.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 초전도체를 통과하는 전자의 집단적 파동의 모습을 상상해 묘사한 그림. Sampson Wilcox, Emily Theobald 제공 </figcaption> </figure> <p contents-hash="61d35ed69f3aecc71d3c3aa8980f0e11e4dfd8d49e90eb15a1af15f19bb729df" dmcf-pid="1WiqVltWeo" dmcf-ptype="general">미국 연구팀이 그동안 관찰이 불가능했던 물질의 새로운 양자 특성을 관측하는 도구인 '테라헤르츠 현미경'의 기술적 한계를 극복하는 데 성공했다. 2차원 물질 등 첨단 소재와 물리학 연구를 가속할 전망이다.</p> <p contents-hash="a9b480b54e97859a450971b06ddde774b039db4e91e6d25070948726471e250d" dmcf-pid="tYnBfSFYeL" dmcf-ptype="general"> 누흐 게딕 미국 매사추세츠공대(MIT) 물리학과 교수팀은 '테라헤르츠광(Terahertz light)'을 사용해 2차원 초전도체 내부의 전자 움직임을 정밀 관찰하는 데 성공하고 연구결과를 4일(현지시간) 국제학술지 '네이처'에 공개했다.</p> <p contents-hash="389583b8e2c30c3bc382673fadf4dbae5ebedb78599edcae9e59f1753bf87aa9" dmcf-pid="FGLb4v3GJn" dmcf-ptype="general"> 테라헤르츠광은 1초에 1조번 이상 진동하는 빛을 말한다. 방사선인 X선처럼 직물, 목재, 플라스틱, 세라믹, 얇은 벽돌 등 다양한 물질을 투과할 수 있지만 인간과 생물학적 조직에 안전하게 사용될 수 있다. 보안 검색과 의료 영상 분야에서 응용이 기대된다.</p> <p contents-hash="a6a164cd185a042c75b930ff4d1a3f00b5ac5e3b48d81454b856f3c63669379f" dmcf-pid="3bCiNu6bdi" dmcf-ptype="general"> 테라헤르츠광은 빛이 한번 진동하는 데 이동하는 거리인 파장이 수백 마이크로미터(㎛, 1㎛는 100만분의 1m)로 매우 작은 미시세계의 움직임을 관측하기엔 해상도가 낮아 현미경으로 쓰이는 데는 한계가 있었다. 빛의 파장보다 작은 규모의 물체를 관찰하는 것은 근본적으로 불가능하기 때문이다. 연구팀은 "테라헤르츠 주파수 영역 특징을 드러내는 양자 현상을 놓치게 되는 셈"이라고 설명했다.</p> <p contents-hash="710654a076e0fd1bd718b0be2a20e263ffde4d9157edc15a82d16071bba2740f" dmcf-pid="0Khnj7PKnJ" dmcf-ptype="general"> 연구팀은 테라헤르츠 펄스를 생성할 수 있는 구조체를 활용해 테라헤르츠광의 해상도 한계를 극복했다. 펄스는 지속되지 않고 짧은 시간에 에너지가 집중된 빛의 파동을 말한다. 매우 얇은 금속 박막이 여러겹 쌓인 구조체를 레이저로 비추면 층상 구조가 연쇄 효과를 일으켜 테라헤르츠 주파수에 해당하는 펄스를 방출하는 원리다.</p> <p contents-hash="c6fa567722be4eb0ee07b403cac7cbcf61a8d0645943bd204ea5e158c3abb32f" dmcf-pid="p9lLAzQ9Md" dmcf-ptype="general"> 시료를 테라헤르츠 펄스 방출 구조체 위에 아주 가까이 위치시킨 다음 레이저를 쏘면 테라헤르츠 펄스가 샘플 아래 일부 전자만 두드려 상호작용한다. 레이저 발사 위치를 조금씩 옮기면서 시료를 스캔하면 테라헤르츠광의 파장보다 짧은 구간을 스캔하는 것과 같은 효과를 낸다는 뜻이다. 시료를 테라헤르츠광 손전등 위에 올려놓고 손전등을 움직여 가며 촬영하는 것과 유사한 이치다. </p> <p contents-hash="14fdd1bab7d6b1d7460bfc432bf5bb447a4b77d7dfc6f3a16f7dad70567b0c64" dmcf-pid="U2Socqx2ne" dmcf-ptype="general"> 연구팀은 아이디어를 활용해 테라헤르츠 현미경을 구현하고 2차원 물질인 비스코(BSCCO)를 촬영했다. 온도를 극저온으로 내려 물질에 흐르는 전류의 저항이 없어지는 초전도 상태를 구현하고 관찰했다.</p> <p contents-hash="b8a49d5aad99e529c4c9b352491cbed88f4c32418d111f8a53690217ee84ba88" dmcf-pid="uVvgkBMVMR" dmcf-ptype="general"> 실험 결과 비스코 내부의 얇은 층에서 그동안 이론적으로만 예측됐던 '2차원 초전도 플라즈몬'이라는 집단적 움직임이 처음 포착됐다. 상대적으로 고온에서 초전도 현상을 나타내는 소재인 고온초전도체 소재를 개발할 수 있는 실마리를 제공한다는 설명이다.</p> <p contents-hash="00dc5283bab51f0c282c300bc19c1c1a34e9142c7f658655c0f55d6de3443de7" dmcf-pid="7fTaEbRfeM" dmcf-ptype="general"> 연구팀은 테라헤르츠 현미경을 다른 2차원 물질에도 적용해 다양한 양자 현상을 포착할 계획이다.</p> <p contents-hash="a58917183f55f6f58b01f2f2e40e07a60d5e6b79981116434dfe6c9156009d40" dmcf-pid="z4yNDKe4nx" dmcf-ptype="general"> <참고 자료><br> - doi.org/10.1038/s41586-025-10082-2</p> <p contents-hash="c7b7edbb46015e68d7f2149cffc9b045a574eed02fa17e5873d3ff0414ba2214" dmcf-pid="q8Wjw9d8iQ" dmcf-ptype="general">[이병구 기자 2bottle9@donga.com]</p> </section> </div> <p class="" data-translation="true">Copyright © 동아사이언스. 무단전재 및 재배포 금지.</p> 관련자료 이전 “무명가수 때문에 울고불고” 멕시코 방송 BTS 폄하 시끌 02-05 다음 배우 주연우 ‘미혼남녀의 효율적 만남’ 출연! 한지민과 호흡 02-05 댓글 0 등록된 댓글이 없습니다. 로그인한 회원만 댓글 등록이 가능합니다.
