펨토초실험실
| 담당교수 | 연락처 | 실험실 홈페이지 |
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| 이기주 | 042-821-7472 | 바로가기 |
시간과 공간은 물리 현상을 기술하는데 필요한 가장 기본적인 단위입니다. 현재 나노미터 이하의 공간 분해능으로 물질의 원자구조를 연구하는 영역이 물리학 분야의 큰 줄기인 것처럼 시간 단위에서는 펨토초 레이저를 이용하여 아주 짧은 시간에 일어나는 물질 내의 전자 및 격자 동역학에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있습니다. 본 실험실에서는 펨토초 레이저를 개발하고 이를 이용하여 반도체 소재/소자, 나노 물질 등의 초고속 현상을 탐구하고 있으며 공간 분해능과 시간 분해능을 동시에 갖는 펨토초-나노 융합 기술 개발을 준비 중에 있습니다.
펨토초실험실은 빠른 시간 분해능이 매우 짧은 펨토초 펄스 레이저를 이용하여 반도체, 나노물질 및 소자 내부에서 일어나는 극초고속 펨토초(10-15 초) 현상들을 연구하고 있으며, 새로운 분광학적 기술의 개발에도 관심을 두고 있다. 실험실에서 자체 제작한 20 펨토초 미만의 극초단 티타늄 사파이어 펄스 레이저 시스템 및 근적외선 펄스를 생성시킬 수 있는 펨토초 광파라메트릭 공진기와 여기-탐침 측정장치, MCD (magnetic circular dichroism, 자기원형이색성) 등 거의 모든 광전자 시스템의 동력학 연구를 수행할 수 있는 시스템을 보유하고 있으며, 현재 이들을 이용하여 탄소나노튜브에서의 결맞은 격자 동역학 연구 및 ZnO nanorod의 전자 동역학 현상 연구, 자성 물질의 스핀 동역학 연구, 표면 플라즈몬 현상 연구 등에 주력하고 있다.
펨토과학이라는 단어가 아직 매우 생소한 개념일 수 있는데 펨토초 영역에서 일어나는 물리?화학적 현상을 탐구하는 분야를 뜻하며 주로 펨토초 펄스 레이저를 이용해서 관찰한다. 여기서 펨토초(femtosecond)는 시간의 단위로 1 펨토초는 1000조 분의 1 초에 해당한다. 너무도 짧은 순간에 일어나 볼 수 없었던 원자?분자의 운동을 이해하려는 새로운 과학의 도구로 펨토과학이 등장하고 있다. 이전까지는 실시간으로 물질 내 분자들이 형성되고 서로 반응하면서 일어나는 원자들의 실제운동을 관측하는 데에 어려움이 많았다. 화학결합은 놀라울 정도로 빠른 속도로 깨지고 형성되며 위치변화를 일으킨다. 물질 내에서의 원자 운동 속도는 1 km/sec 정도이므로 옹스트롬(Å)의 거리에서 원자동역학을 기록하기 위해 필요한 시간은 약 100 펨토초이다. 펨토초 펄스 레이저를 이용하면 이러한 관측이 가능하게 되는데, 아주 짧은 찰나의 순간에 레이저의 섬광을 일으켜 레이저 빛이 물체에 부딪힌 뒤 튀어나오는 신호를 이용해 순간을 포착하는 것이 펨토초 관측의 원리이다. 그동안 과학은 뉴튼방정식이나 맥스웰방정식처럼 대부분 에너지를 통해 시간을 바라봤을 뿐 시간을 직접 볼 수는 없었지만 펨토과학을 이용하여 우리는 시간을 무한히 쪼개어 찰나의 순간까지 볼 수 있게 되었고 그 영역까지 인간의 개입이 가능해지게 된 것이다.
연구실 구성원
-박사과정 : 김지희
-석사과정 : 김창섭
-학부참여자 : 이철훈, 강태진
-졸업생 : 장동욱, 한강전