광주과학기술원(GIST·총장 선우중호) 고등광기술연구소 이종민 교수 연구팀은 최근 살아있는 세포를 현미경으로 촬영하는데 이용할 수 있는 엑스선 레이저 증폭기의 작동원리와 특성을 명확히 규명하는 데 성공했다고 25일 밝혔다.
이 교수 연구팀은 원자나 분자에서 일어나는 전자의 움직임을 나노미터 (10억분의 1미터)와 펨토초 (1000조 분의 1초) 수준에서 관측할 수 있는 도구인 고차조화파 엑스선 광원을 엑스선 레이저 증폭기에 입사해 세기를 향상시키는 과정에서 엑스선 레이저 증폭기의 원리와 특성을 규명해냈다.
기존 이론들이 엑스선 레이저 증폭기의 잡음과 파동적 특성을 무시한 반면, 이 교수팀은 레이저 잡음이 엑스선의 특성에 어떤 영향을 미치는지 입증했다. 또 우수한 특성을 유지한 채 세기를 향상시키기 위해서는 어떠한 조건이 필요한지 등도 연구했다.
이 같은 연구결과는 물리학 분야의 최고 권위지로 꼽히는 ‘피지컬 리뷰 레터스(Physical Review Letters)’ 2월호에 소개됐다.
이 교수팀의 연구는 지금까지 학계에 보고된 실험 결과를 체계적으로 이해하는 데 도움을 줄 뿐만 아니라 극초단 엑스선 광원의 실현이 앞당겨질 것으로 기대된다. 특히 유럽연합의 초대형 레이저 프로젝트(Extreme Light Infrastructure) 사업에서 엑스선 레이저 증폭기를 디자인하는 데 활용될 것으로 전망된다.
이 교수는 현재 연구소가 보유한 극초단 초고출력 레이저 시설인 극초단 광양자빔 연구시설을 활용해 물투과창(2.3~4.3 나노미터) 영역의 극초단 결맞음(파동이 간섭현상을 보이게 하는 성질) 엑스선 광원을 개발하고 있다. 이번 연구성과로 물투과창 영역의 극초단 결맞은 엑스선 광원 개발이 한층 탄력을 받을 것으로 연구팀은 예상되고 있다.
광주=김한식기자 hskim@etnews.co.kr
