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문제 정의
- 이와는 달리 적외선 빛으로 분자의 진동 전이를 유발하여 얻는 진동 스펙트럼은 폭이 좁으며 잘 분해된 전이를 보여준다. 또한 특정 진동 전이가 분자의 특정 기능기와 연관관계를 갖고 있어 분자의 구조에 대한 직접적인 정보를 제공한다. 따라서 펨토초 적외선 스펙트럼에 나타나는 각각의 진동 전이는 화학반응의 주된 역할을 하는 반응물과 생성물 분자의 특별한 기능기와 명확히 연결시킬 수 있으며 이것의 변화로부터 화학반응의 미시세계에 대한 구체적인 이해를 얻는 것이 용이하다.
- 가시광선 영역에 비하여 적외선 영역의 스펙트럼 측정은, (1) 다단계 비선형과정을 통한 펨토초 적외선 펄스제작에 따른 출력안정도의 저하, (2) 눈에 보이지 않는 적외선 펄스 조작, (3) 전자 전이에 비해 약한 진동 전이 흡수선 세기, (4) 적외선 검출기의 낮은 감도 및 주변 환경의 높은 적외선 잡음 등의 어려움을 극복해야 한다. 이 논문에서는 다단계 비선형과정을 거친 후에도 출력안정도가 높은 펨토초 적외선 펄스를 내는 레이저의 제작과정과 여기에 액체질소로 냉각시킨 다중 채널 적외선 검출기를 더하여 가시광선 영역에서 이룰 수 있는 정도의 높은 감도를 갖는 펨토초 적외선 분광기를 구현한 것에 대해 구체적으로 소개한다. 또한 이 분광기를 이용하여 실행한 또는 실행할 수 있는 실험에 대해서 몇 가지 설명하고자 한다.
- 이 절은 펨토초 적외선 분광법을 이용하여 리간드 NO 가 결합된 헴 단백질인 미오글로빈(MbNO)의 리간드 재 결합 동력학 연구에 대해 소개한다. 상온 수용액 상태의 MbNO는 가시광선을 받으면 빠르게 광분해한 후 다시 매우 빠르고 비지수적으로 짝 재결합하는 것으로 알려져 있다.
- 위에서 언급한 응용 이외에도 분자의 진동 전이 연구에 펨토초 적외선이 많이 활용된다. 이는 분자의 특정 진동 모드를 강한 적외선 펄스로 여기 시킨후 이의 이완과정을 관찰하여 연구한다. 대부분의 화학반응이 용액상에서 일어나며 전자바닥상태 표면에서 일어나기 때문에 용액 상 계에서 진동 전이의 극초단 동력학을 관심 있게 다룬다.
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