시간의 분해 - 펨토초 이미지화 성공
시간의 단위는 시(hour), 분(minute), 초(second)로 나눌 수 있습니다.
하루는 24시간이며
일주일은 7일
한달은 30일(대략)
일년은 12개월
일반적으로 모두 알고 있는 단위들이지요
그럼 이제부터 초를 나누어 봅시다.
1/10(십)초는 센티세컨드(centisecond)
1/100(백)초는 데시세컨드(decisecond)
1/1,000(천)초는 밀리세컨드(millisecond)
요즘은 스포츠도 갈수록 상향 평준화가 되어
1/1000차이로 승부가 갈리는 시대이지요
슬슬 압박을 시작해 볼까요?
1/1,000,000(백만) : 마이크로세컨드(microsecond)
1/1,000,000,000(십억) : 나노세컨드(nanosecond)
나노라는 단어는 요즘 자주 들리는 단위라 여기 까지는 어렵지 않을 겁니다.
원자는 1nm정도의 크기라고 하는데
삼성전자는 2022년 6월 30일 3나도 공정 양산을 시작했다고 발표했고
2027년에는 1.4나노공정을 도입하겠다고 합니다.
좀 더 내려가 볼까요?
1/1,000,000,000,000(일조) : 피코세컨드(picosecond)
1/1,000,000,000,000,000(천조) : 펨토세컨드(femtosecond)
이집트계 미국인 화학자 아흐메드 즈와웰(Ahmed Zewail)은
Science저널 1988호에서 레이저 빛의 섬광과 함께 화학 반응 중에
분자의 원자가 어떻게 움직이는지 볼 수 있음을 보여주는 연구를 발표합니다.
사실상 인간이 펨토초 단위로 관측이 가능하다는 가능성을 열어준 것이지요
1999년 12월 2일 독일의 과학자 볼프강 라드로프 박사는
물분자를 분해하는 과정을 관찰하여 20펨토초도 안돼
물분자에서 수소원자가 떨어져 나가는 과정을 측정하는데 성공합니다.
즈와웰의 펨토화학이론을 실증한 셈이 되었으며
1999년 이로인해 즈와웰은 노벨화학상을 수상하게 됩니다.
최근에 우리나라에도 이와 관련해 즐거운 소식들이 들려오고 있습니다.
2023년 1월 19일 한국전자통신연구원(ETRI)는
펨토초 레이저에 다이오드 결합 방식을 활용해
비선영 라만 분자진동 영상기술을 개발했다고 발표합니다.
각종 질병을 CT와 MRI로 검사를 하지만 이상이 있으면
세포조직검사를 하게 되는데
이때 사용하는 현미경을 CARS 현미경이라고 합니다.
외국산의 경우 레이져 2대를 사용하고
크기는 책상의 2배 크기로 가격은 10억대라고 합니다.
이것을 레이져 하나로 노트북 2배정도의 크기에
가격은 10배나 저렴하게 만들 수 있다고 하네요.
관련기사 : ETRI, 암.종양 조기진단 가능한 영상기술 개발
2023년 1월 29일 울산과학기술원(UNIST) 권오훈 화학과 교수 연구팀이
4차 초고속 투과전자현미경을 이용해
이산화 바나듐 나노 입자의 금속-절연체 상 변화 과정을
펨토초 수준의 정확도로 관측하는데 성공 했다고 발표 했습니다.
이 연구가 특히 의미 있는 것은
펨토초 단위로 실시간 촬영하여
이미지화 했다는 점입니다.
관련기사 : UNIST, 펨토초 관측 이미징 기술 개발
여기까지 온 김에 더 내려가 볼까요?
0의 숫자가 너무 많아 지수로 표현하겠습니다.
1/10^18(백경) : 아토세컨드(attosecond)
1/10^21(십해) : 젭토세컨드(zeptosecond)
1/10^24(일자) : 욕토세컨드(yoctosecond)
1/10^27(천자) : 론토세컨드(rontosecond)
1/10^30(백양) : 퀙토세컨드(quectosecond)
아토세컨드는 우리의 단위로는
백경에 해당되는데 도저히 머리로는 상상이 가지 않습니다.
그런데 2022년초고속 레이저 과학 및 아토초 물리학에 대한 공헌을 인정 받아
Wolf 물리학상을 수상한 사례가 있더군요.
캐나다 물리학자 Paul Corkum
헝가리_오스트리아 물리학자 Ferenc Krausz
프랑스 물리학자 Anne L'Huillier
이 세분이 동시 수상을 했다고 합니다.
울프상은 노벨상 다음으로 권위가 있는 상이라고 합니다.
인간의 능력으로 아토의 세계까지 발을 들여 놨다고 볼 수 있습니다.
앞으로도 과학의 발전을 계속 될 것이고 그 끝은 알 수가 없네요.