나노기술 및 정책 정보

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● 일본 오사카대학교의 쿠라미츠 야스히로 교수 연구팀이 양면이 자유표면인 ‘대면적 그래핀(Large-area Suspended Graphene, LSG)’을 세계에서 가장 얇은 타깃으로 이용하여 고에너지 이온 가속을 최초로 실현

● 박막을 이용한 레이저 이온 가속은 이론적으로 레이저를 조사하는 타깃이 얇을수록 효율이 높은 가속이 일어나는 것으로 여겨지지만, 타깃이 얇을수록 쉽게 부서지고 레이저 펄스의 노이즈 성분에 의해 레이저 펄스가 도달하기 전에 대상이 파괴되기 때문에 실현하기 어려웠음.

● 연구진은 극박막 영역에서 다이아몬드보다 강하다고 알려져 있는 그래핀을 세계에서 가장 얇은 타깃으로 이용함으로써 고에너지 이온 가속을 실현

● 다층 LSG를 플라즈마 미러가 없는 조건에서 일본 최고 강도를 자랑하는 J-KAREN 레이저로 조사하여 고에너지의 이온 가속을 실현

● 플라즈마 미러가 없는, 단원자 레벨 두께의 타깃을 이용한 초고강도 영역에서의 레이저 이온 가속은 전례가 없는 것으로, LSG에 의한 이온 가속은 지금까지의 레이저 이온 가속의 이론으로는 설명이 어려워 아직 해명되지 않는 물리 현상을 내포하고 있을 가능성이 있음

● 본 연구는 입자선암 치료나 레이저 핵융합 등에 이용되는 콤팩트한 고효율 이온 가속기, 레이저를 이용한 우주 물리나 핵 물리 등에 응용될 것으로 기대

※ Scientific Reports 게재(2022.02.16.), “Robustness of large-area suspended graphene under interaction with intense laser”