국내 연구진, 테라헤르츠파 탄소 이온화 현상 첫 확인

KIST 서민아 박사 "원자크기 미세가공·분자크기 물질 검출센서 활용"

국내 연구진이 물질의 이온화 현상을 일으키지않는 것으로 알려진 테라헤르츠파도 세기가 일정 수준 이상으로 강해지면 탄소 이온화 현상을 일으킬 수 있다는 사실을 처음으로 확인했다.

한국과학기술연구원(KIST·원장 이병권)은 21일 서민아·김철기 박사팀이 중간세기의 테라헤르츠 전자파를 국소적으로 증폭하는 장치를 개발, 증폭한 테라헤르츠파가 탄소 물질 이온화 현상을 일으키는 것을 처음으로 관찰했다고 밝혔다.

한국연구재단 파동에너지제어연구단(단장 이학주) 지원으로 수행된 이 연구 결과는 '사이언티픽 리포트'(Scientific Reports, 5월 22일자) 온라인판에 게재됐다.

테라헤르츠파는 1초에 10의 12제곱(tera)만큼 진동하는 주파수를 가진 전자파로 파장이 밀리미터(㎜) 단위로 가시광선이나 적외선보다 길고 에너지가 낮아서 물질의 이온화 현상을 일으키지 않아 인체에 해가 없는 것으로 알려졌다.

그러나 최근 테라헤르츠파도 세기가 일정 수준 이상으로 강해지면 물질 이온화현상을 일으킨다는 보고가 나오고 있으나 실제 어느 정도 세기가 안전한지에 대한연구는 전혀 없는 상황이다.

물질의 이온화를 일으킬 수 있는 세기의 테라헤르츠파를 만들어내려면 가속기같은 대형 연구장치가 필요해 연구에 어려움이 있다.

연구진은 이 연구에서 금속판 가운데 나노미터(㎚=10억분의 1ｍ) 크기의 구멍을뚫은 것(nano-slot-antenna)을 깔때기처럼 사용해 테레헤르츠파인 펨토(10의 -12제곱)초 레이저를 증폭, 나노 구멍 한가운데에 섬처럼 위치한 나노 메타물질(금.single metal nano island) 주변에서 탄소 물질 이온화가 일어나는 것을 확인했다.

서민아 박사는 "이 연구는 기술적인 어려움으로 쉽게 만들 수 없었던 고출력 테라헤르츠 광원을 국소적인 증폭장치을 통해 구현하고, 테라헤르츠파에 의한 물질 이온화 현상이 일어나는 임계값을 처음으로 제시했다는 점에서 의미가 있다"고 설명했다.

그는 또 "이 연구는 테레헤르츠파와 물질과의 상호작용에 대한 이해와 분석에큰 도움을 줄 것"이라며 "특히 테라헤르츠파를 매우 국소적인 영역에 강하게 집속시키면 원자 크기의 미세가공이 가능하고 작은 분자나 입자들을 선택적으로 검출하는초고감도 센서로도 활용할 수 있을 것"이라고 말했다.

scitech@yna.co.kr(끝)<저 작 권 자(c)연 합 뉴 스. 무 단 전 재-재 배 포 금 지.>