[톡톡뉴스] 국립목포대학교(총장 박민서)는 화학과 김태우 교수의 펨토초 비선형 레이저 분광학을 이용한 백금 광촉매의 양자결맞음 현상에 관한 연구가 세계 최대 학술기관인 미국화학회(American Chemical Society)의 ‘저널 오브 피지컬 케미스트리(Journal of Physical Chemistry C)’에 표지논문으로 게재되었다고 25일 밝혔다.

양자결맞음(Quantum coherence)이란 스핀 또는 파동에 대한 양자상태의 상대적 위상이 정렬된 상태를 의미하며, 시간적으로 완전히 정렬되어 특이적인 현상을 보인다고 알려져 있다.

김태우 교수와 미국 노스웨스턴대학교 린첸 교수 연구팀은 이터븀 매질 기반 펨토초 레이저 광원과 결합한 비선형 파라메트릭 광증폭기(Nonlinear optical parametric amplifier)를 이용한 시간영역 진동 분광법을 개발하여, OLED 물질로 사용 가능한 백금 촉매의 극고속 양자결맞음 현상을 관측하였다.

백금 촉매의 양자결맞음 현상을 백조 분의 1초 (10 펨토초) 시간 분해능으로 관측하였으며, 극고속 시간대에 발생하는 결어긋남(decoherence)은 백금 촉매에 포함된 유기 리간드 분자의 구조 변화를 통해 조절 가능하다는 것을 밝혀내었다.

김태우 교수는 “금속 촉매상 양자결맞음 현상을 펨토초 비선형 레이저 분광학을 이용하여 제어 및 조절할 수 있음을 실험적으로 입증하였으며, 양자컴퓨터로 대표되는 양자 2.0 시대의 도래로 양자결맞음 현상을 활용하여 산업적으로 응용하려는 실험적 시도에 상당한 파급력을 줄 것이다.”라고 말했다.

본 연구는 미국 아르곤국립연구소, 노스웨스턴대학교, 노스캐롤라이나 대학교와 공동 연구로 진행하였으며, 김태우 교수는 현재 한국연구재단이 추진하는 신진연구자지원사업, 최초혁신실험실 사업, 및 기초연구실사업을 통해 극고속 엑스선과 레이저 분광학을 이용한 광화학 반응동역학 연구를 수행 중이다.