이는 자기장을 이용해 화학반응을 양자적 수준에서 조절이 가능함을 확인했다는 의미로, 양자 화학의 근본적 이해도를 높임과 동시에 양자적 수준에서의 화학공정 개발이나 양자 신물질 개발 등에 응용될 가능성이 커졌음을 암시한다.
손 연구원은 이 같은 주제로 제1저자와 교신저자로 나서 논문 ‘Control of reactive collisions by quantum interference(양자 간섭 현상을 이용한 극저온 분자와 원자의 화학 반응 조절)’를 발표, 해당 논문은 4일(미국 시간) 국제학술지 SCIENCE에 게재됐다.
논문은 NaLi분자-Na원자 혼합체의 화학반응을 기존 화학에서 주로 사용 중인 온도나 촉매를 이용한 방법이 아닌, 자기장을 이용해 양자적 수준에서 조절하는 내용이 담겼다.
손 연구원은 "두 개의 거울 사이에 빛이 오가며 정상파(standing wave)를 만들고 ‘빛의 위상(phase)’에 따라 빛의 진폭이 증폭되기도 하고 감소되기도 하는 현상이 나타내는데 이를 광학에서 ‘간섭(interference)’라고 부른다"라며 "이를 어떻게 보강, 상쇄 간섭을 컨트롤하느냐가 핵심인데, 빛의 경우 거울 사이의 거리를 더 가깝게 혹은 멀게 함으로써 가능하다. 양자 화학반응의 경우 자기장으로 컨트롤이 가능한 Feshbah공명이라는 양자역학적 현상을 이용한다"고 설명했다.
이어 "결국 자기장을 이용해 입자를 기술하는 파동(정확히 말하면 파동의 위상을) 조절이 가능하며, 파동의 진폭이 얼마나 크냐 작냐에 따라 입자 간 거리가 매우 가까울 확률을 높이거나 낮추는데, 입자가 매우 가까우면 입자의 강한 정전기적 상호작용으로 화학반응성이 증가한다"고 덧붙였다.
손 연구원은 2008년 인천과학고를 졸업한 이후 미국 UC버클리 물리학 학사, 미국 하버드 물리학 석박사 과정을 거쳐 끊임없는 연구활동을 벌이는 중이다.
이인엽 기자 yyy@kihoilbo.co.kr
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