조병익 GIST 교수팀, 엑스선 비선형 투과 현상 발견

조병익 GIST 교수

광주과학기술원(GIST·총장 문승현)은 조병익 물리·광과학과 교수 연구팀이 엑스선의 세기가 증가함에 따라 알루미늄 엑스선 투과도가 비선형적으로 변화하는 현상을 발견했다고 23일 밝혔다.

엑스선은 가시광선보다 짧은 파장을 갖는 빛으로, 투과성이 강해 물체의 내부 구조를 들여다볼 수 있다. 하지만 엑스선의 밝기는 매우 약해 비선형 현상을 활용한 응용이 어려운 것으로 인식돼 왔다.

조 교수 연구팀은 4세대 방사광 가속기(엑스선 자유전자 레이저) 펄스를 1 마이크로미터의 수준으로 집속해 최고 100억 배 이상의 밝기로 엑스선을 알루미늄에 쪼였다. 그 결과 엑스선의 투과율이 기존 보다 4분의 1 미만으로 감소하는 현상을 관찰했다. 이는 빛의 세기를 조절해 물질의 엑스선 투과도 또는 흡수도를 조절할 수 있다는 것을 의미한다.

또 충돌-방사 모델을 이용한 전산모사와의 비교를 통해 이 같은 현상이 기존의 엑스선 과학에서는 발생시키기 어려운 것으로 알려진 비선형 현상의 일종인 '역포화흡수'라는 사실을 밝혀냈다.

이번 연구는 비선형 엑스선 기술을 활용한 엑스선 나노 현미경, 초강력 엑스선 레이저 개발 등 엑스선 포토닉스 응용 연구에 기여할 것으로 예상된다.

조병익 교수는 “그동안 가시광 영역에 머물러 있던 비선형 포토닉스 기술을 엑스선 영역으로 확장시킬 수 있는 가능성을 보여주는 것”이라며 “물질 내부의 특정 나노 구조만을 선택적으로 볼 수 있는 엑스선 공초점 현미경 등 다양한 분야에 응용할 수 있을 것”이라고 말했다.

광주=김한식기자 hskim@etnews.com

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