전체기사 최신뉴스 GAM
KYD 디데이
산업 에너지

속보

더보기

극자외선 발생 새 경로 밝혀 고정밀 반도체·초고속 분광학 응용

기사입력 :

최종수정 :

※ 본문 글자 크기 조정

  • 더 작게
  • 작게
  • 보통
  • 크게
  • 더 크게

※ 번역할 언어 선택

IBS 최첨단 레이저로 광(光)물리학 이론 확장

[서울=뉴스핌] 김영섭 기자 = 빛은 전기장과 자기장이 서로 얽혀 진동하며 나아가는 파동이다. 파동의 길이가 매우 짧은 극자외선은 눈으로 직접 볼 수는 없지만 여러 분야에서 유용하게 사용된다. 

27일 기초과학연구원(IBS·원장 김두철)에 따르면 IBS 김경택 초강력 레이저과학 연구단(광주과학기술원 물리광과학과) 교수팀은 기존 물리 이론으로 설명되지 않은 새로운 극자외선 발생 경로를 규명했다. 

연구결과는 광학 분야 세계적 권위지인 ‘네이처 포토닉스(Nature Photonics)’ 온라인판에 지난 25일 실렸다.

연구진은 펨토초 레이저를 이용해 헬륨 원자 극자외선의 특성을 분석했고, 이 빛이 좌절된 터널링 이온화를 통해 발생한다는 것을 밝혔다. 좌절된 터널링 이온화를 통해 발생하는 극자외선의 위상은 전자의 운동에 의해 결정된다. 펨토초 레이저를 이용하면 전자 하나하나를 제어할 수 있기 때문에 결국 극자외선의 위상을 제어할 수 있게 된다. 이를 통해 강력한 결맞은 극자외선을 생성할 수 있다. 2018.09.27. [자료=IBS]

연구진은 광원에서 강력한 빛을 가하게 되면 기존의 다중광자흡수 현상과 다른 새로운 경로로 극자외선이 발생한다는 사실을 발견했다. 1000조 분의 1초라는 찰나의 순간에 빛을 가하는 펨토초 레이저를 이용해 발생시킨 극자외선은 기존과 달리 레이저의 위상 변화에 따라 세기와 발생방향이 달라지는 특성을 보였다. 

특히 기존 다중광자흡수 현상은 극자외선 발생 과정에서 광원의 세기가 고려되지 않은 만큼 이번 연구가 광(光)물리학 연구의 근본적인 이해를 넓힌 셈이다. 

나아가 세기와 방향을 조절할 수 있는 극자외선의 특징을 이용함으로써 산업계에서 요구하는 더 강력한 극자외선 광원 개발도 가능하다. 초미세 공정을 통해 초고정밀‧초고성능 반도체 시대를 견인할 수 있다는 의미다.  

극자외선은 파장이 10∼120나노미터(nm‧1nm는 10억 분의 1m)에 불과한 빛을 말한다. 짧은 파장을 이용해 반도체 기판에 회로를 조밀하게 그려내는 극자외선 리소그래피, 나노미터 해상도로 물질을 관측하는 극자외선 이미징에 활용된다. 

극자외선 리소그래피 기술이 본격 상용화되면 반도체의 성능과 전력 효율을 향상시킬 수 있고, 회로 형성을 위한 공정수가 줄어 생산성도 획기적으로 높일 수 있다. 또 극자외선을 쪼여 물질의 물성을 파악하는 분광학 연구에도 유용하게 사용된다. 

하지만 극자외선을 다양한 분야에 활용하려면 결맞음성(Coherence)이 갖춰져야 한다. 인공적인 빛은 원자 내 전자가 높은 에너지 준위에 놓인 ‘들뜬상태(Excited state)’에서 낮은 에너지 준위에 놓인 ‘바닥상태(Ground state)’로 떨어지는 과정에서 발생한다. 이때 원자가 안정화되며 자연적으로 방출된 에너지는 ‘결맞음성’이 없다. 

반면, 별도의 광원을 이용해 원자에 빛을 가하면 입사파와 동일한 진행방향으로 새로운 빛이 유도 방출된다. 레이저나 통신에 사용되는 전자기파는 모두 결맞음성을 지닌다. 결맞은 빛만이 파장을 증폭시킬 수 있어 빛의 세기를 높일 수 있기 때문이다.

지금까지 ‘다중광자흡수(Multiphoton excitation)’ 현상이 ‘결맞은 극자외선’을 생성할 수 있는 유일한 경로로 알려져 있었다. 다중광자흡수는 별도의 광원을 이용해 원자에 빛을 가하면, 원자가 여러 개의 빛 입자(광자)를 동시에 흡수해 들뜬상태가 된 후, 낮은 에너지 상태인 바닥상태로 이동하면서 결맞은 극자외선을 내놓는 현상이다. 

연구진은 원자에서 완전히 분리된 전자들이 펨토초 레이저의 위상 변화에 따라 서로 보강하거나 상쇄하는 간섭 현상을 일으켰고, 이 때문에 ‘좌절된 터널링 이온화(Frustrated Tunneling Ionization· FTI)’ 극자외선의 세기와 발생 방향이 달라지는 것이라고 설명했다. 이는 전자가 분리되지 않는 다중광자흡수 현상으로는 설명하기 어려운 현상이다. 

기초과학연구원(IBS) 김경택 초강력 레이저과학 연구단(광주과학기술원 물리광과학과) 교수 2018.09.27. [사진=IBS]

김경택 교수는 “IBS 연구진이 개발해온 펨토초 레이저는 세계적으로도 극소수의 연구실만이 가지고 있는 최첨단 기술”이라며 “새로운 광원의 발견은 종종 새로운 학문 분야의 탄생으로 이어지는 만큼 이번에 규명한 극자외선이 무궁무진한 관련 연구로 확장될 수 있을 것으로 기대한다”고 연구의의를 밝혔다.

 

kimys@newspim.com

[뉴스핌 베스트 기사]

사진
李대통령, 오늘 홍준표와 오찬 [서울=뉴스핌] 송기욱 기자 = 이재명 대통령이 홍준표 전 대구시장과 비공개 오찬을 갖는다. 홍 전 시장은 16일 자신의 페이스북을 통해 "나는 무당적자이고 백수"라며 "보름 전 홍 수석(홍익표 정무수석)이 연락 왔길래 비공개 오찬이라면 괜찮다고 했다"고 말했다. 이어 "야당 대표뿐만 아니라 야당 인사들도 가는데 내가 안 갈 이유가 없기 때문"이라고 덧붙였다. 홍준표 전 대구시장 [사진=뉴스핌 DB] 정치권에 따르면 이 대통령과 홍 전 시장의 오찬은 오는 17일 진행될 것으로 관측된다. 보수 진영에서 대선 후보로도 활동했던 홍 전 시장은 지난해 국민의힘 대선 후보 경선에서 고배를 마신 뒤 현재는 당적이 없는 상태다. 최근에는 더불어민주당 대구시장 후보인 김부겸 전 국무총리를 공개 지지한 바 있다. oneway@newspim.com 2026-04-16 15:57
사진
상승세 탄 이정후, 3안타 폭발 [서울=뉴스핌] 박상욱 기자 = 드디어 이정후(샌프란시스코 자이언츠)의 방망이가 봄바람을 타기 시작했다. 14경기 만에 한 경기 3안타 활약을 펼쳤다. 3경기 연속 안타에 최근 6경기 중 4경기 멀티히트의 고감도 타격이 이어지고 있다. 이정후는 17일(한국시간) 미국 오하이오주 신시내티 그레이트 아메리칸 볼파크에서 열린 2026 MLB 신시내티 레즈전에서 우익수, 5번 타자로 선발 출전해 4타수 3안타 1타점 1득점을 기록했다. 시즌 타율은 0.246, OPS는 0.686으로 올라섰고 팀은 3-0 승리로 4연패를 끊었다. 팀 6안타 가운데 절반이 이정후의 배트에서 나왔다. 2회 1사에서 첫 타석에 들어선 이정후는 상대 선발 우완 체이스 번스와 7구 승부까지 끌고 갔지만 낮게 떨어지는 슬라이더에 파울팁 삼진으로 물러났다. [서울=뉴스핌] 박상욱 기자 = 이정후. [사진=로이터] 2026.04.17 psoq1337@newspim.com 0-0으로 맞선 5회 1사 주자 없는 상황, 다시 번스를 상대한 이정후는 풀카운트에서 6구째 슬라이더를 잡아당겨 시속 99마일(약 159.3km)짜리 강한 타구의 우전 안타를 만들었다. 이후 브레넌의 3루수 병살타가 나와 득점으로 연결되진 못했다. 샌프란시스코 선발 랜던 룹은 6이닝 동안 단 한 점도 내주지 않자 샌프란시스코 타선이 7회초 응답했다. 바뀐 투수 브록 버크를 상대로 선두 타자 아라에스가 유격수 실책으로 출루했고 2사 후 채프먼이 좌중간을 가르는 적시 2루타로 0의 균형을 깼다. [서울=뉴스핌] 박상욱 기자 = 랜던 룹. [사진=샌프란시스코 자이언츠] 2026.04.17 psoq1337@newspim.com 이어진 2사 2루 타석에 선 이정후가 승부에 쐐기를 박았다. 피치 클록 위반으로 스트라이크 하나를 안고 출발했지만 몸쪽 포심을 밀어 좌중간에 떨어뜨리는 1타점 적시타를 때렸다. 이어 대타 엘리엇 라모스의 볼넷, 슈미트의 중전 적시타까지 이어지며 스코어는 3-0이 됐다. 9회초 이정후는 1사 주자 없는 상황에서 좌완 샘 몰의 2구 스위퍼를 받아쳐 중전 안타를 쳐 시즌 두 번째 3안타 경기를 완성했다. 이정후는 11일부터 17일까지 6경기에서 23타수 10안타, 타율 0.435·OPS 1.154를 기록 중이다. 경기 막판에는 짧은 벤치클리어링이 벌어졌다. 8회초 아다메스 타석에서 코너 필립스의 몸에 맞는 공이 나오자 투수가 곧장 퇴장당하며 분위기가 험악해졌다. 샌프란시스코 마무리 밀러가 9회말 마지막 아웃을 잡은 뒤에는 삼진으로 돌려세운 스튜어트를 향해 소리를 지르며 다가갔고, 이에 스튜어트가 격하게 반응하면서 양 팀 선수들이 쏟아져 나왔다. psoq1337@newspim.com 2026-04-17 06:24
기사 번역
결과물 출력을 준비하고 있어요.
종목 추적기

S&P 500 기업 중 기사 내용이 영향을 줄 종목 추적

결과물 출력을 준비하고 있어요.

긍정 영향 종목

  • Lockheed Martin Corp. Industrials
    우크라이나 안보 지원 강화 기대감으로 방산 수요 증가 직접적. 미·러 긴장 완화 불확실성 속에서도 방위산업 매출 안정성 강화 예상됨.

부정 영향 종목

  • Caterpillar Inc. Industrials
    우크라이나 전쟁 장기화 시 건설 및 중장비 수요 불확실성 직접적. 글로벌 인프라 투자 지연으로 매출 성장 둔화 가능성 있음.
이 내용에 포함된 데이터와 의견은 뉴스핌 AI가 분석한 결과입니다. 정보 제공 목적으로만 작성되었으며, 특정 종목 매매를 권유하지 않습니다. 투자 판단 및 결과에 대한 책임은 투자자 본인에게 있습니다. 주식 투자는 원금 손실 가능성이 있으므로, 투자 전 충분한 조사와 전문가 상담을 권장합니다.
안다쇼핑
Top으로 이동