우리나라 연구진이 ‘네이처 표지논문’을 장식했다

김연진
2021년 2월 1일
업데이트: 2021년 2월 1일

아주 작은 양의 빛으로도 엄청난 양의 빛을 만들어내는, 즉 빛의 연쇄증폭 반응을 보이는 현상을 ‘광사태 현상(Photon Avalanche)’이라고 한다.

이름에서 유추할 수 있듯이, 광사태 현상은 눈덩이처럼 불어나는 ‘눈사태’에 비유한 표현이다.

단순히 빛의 양만 늘리는 게 아니다. ‘빛 에너지’를 높은 효율로 큰 에너지 수준의 빛으로 만들 수 있다는 것이 주요하다.

학계를 뒤흔들 만큼 파장이 일고 있는 세계 최초의 발견. 한국 연구진이 해냈다.

서영덕 한국화학연구원 책임연구원 / 과학기술정보통신부 제공

지난달 14일 한국화학연구원 서영덕, 남상환 박사팀은 미국, 폴란드 연구팀과의 공동 연구로 ‘광사태 현상’을 세계 최초로 발견했다고 밝혔다.

연구팀은 특수한 구조의 나노입자를 합성, 이것에 작은 에너지의 빛을 쏠 때 물질 내에서 빛 알갱이가 더 큰 에너지의 빛으로 연쇄 증폭되는 현상을 발견했다.

‘툴륨(Tm)’이라는 원소를 특정한 원자격자 구조를 지닌 나노입자로 합성하면, 빛의 연쇄증폭 반응이 일어나 더 큰 에너지의 빛으로 방출하는 것이 원리다.

따라서 이 나노입자에 레이저 포인터 수준의 약한 빛만 쏘아도, 매우 강한 세기의 빛을 방출할 수 있다.

한국화학연구원

연구팀은 이번 광사태 현상의 발견을 통해 빛으로 보기 힘든 매우 작은 25nm 크기의 물질을 높은 해상도로 관측하는 데에도 성공했다.

이후 레이저 포인터보다 더 약한 빛으로도 광사태 현상을 일으키기 위한 후속 연구를 진행한다.

또한 연구팀은 한국화학연구원 태양전지 연구팀과 함께 전지의 효율을 높이는 공동 연구를 진행할 계획이다.

해당 연구 결과는 국제 과학 학술지 ‘네이처’의 전면 표지 논문으로 게재됐다.

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