나노기술 및 정책 정보

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● 일본 오사카대학교의 미노와 요스케 교수 연구팀이 반도체 실리콘 나노입자를 사용하여 초유동 헬륨 중의 양자 소용돌이를 시각화하는 데 성공

● 연구팀은 광 기술을 극저온 물리학 연구에 도입하여 반도체 실리콘 나노입자가 양자 소용돌이 중심축에 포착되는 것을 세계 최초로 입증하였으며, 이 포착된 입자군을 관찰함으로써 양자 소용돌이의 모습을 가시화할 수 있다고 제안

● ‘레이저 어블레이션(laser ablation)’이라는 기술을 이용하여 미립자를 제조하는 기술을 초유동 헬륨 극저온 액체에 도입함으로써 반도체 실리콘 나노입자를 이용하여 양자 소용돌이를 시각화

● ‘레이저 어블레이션’에 의해 초유동 헬륨 안에 만들어진 많은 양의 실리콘 나노입자가 양자 소용돌이의 중심축에 포착·정렬하는 것을 밝혔으며, 나노입자군의 모습을 관찰함으로써 양자 소용돌이의 재결합 현상을 발견

● 2개의 양자 소용돌이가 접촉하는 순간, 서로 연결된 후 빠르게 반발적으로 멀어졌는데 이것이 재결합 현상

● 관찰된 재결합 동작이 이론적 예측과 일치하는 것을 확인함으로써 본 연구에서 관찰하고 있는 대상이 양자 소용돌이임을 시사

● 본 연구성과는 반도체 실리콘뿐만 아니라 다양한 재료에 적용이 가능하며 향후 양자 소용돌이 연구에 새로운 전개를 가져올 것으로 기대

※ Science Advances 게재(2022.05.05.), “Visualisation of quantised vortex reconnection enabled by laser ablation”