초록 ▼

□ 연구개요
본 연구의 궁극적인 목표는 양자 통계에 기인한 분자간 충돌 및 화학 반응의 기저 이해와, 그 이해를 바탕으로 한 반응의 제어이다. 이러한 최종 목표를 달성하기 위해서는 분자를 극저온까지 냉각시켜야 하고, 이를 위하여 본 과제에서는 두가지 목표를 설정한다. 첫 번째 목표는 버퍼가스빔을 이용한 25Mg19F 분자의 분광학 연구를 진행하여, 레이저 냉각에 필요한 각 전이의 주파수를 구하는 것이다. 두번째 목표는, 위에서 알아낸 분자의 에너지 구조를 토대로, optical cycling에 필요한 레이저 시스템을 구축하여

□ 연구개요
본 연구의 궁극적인 목표는 양자 통계에 기인한 분자간 충돌 및 화학 반응의 기저 이해와, 그 이해를 바탕으로 한 반응의 제어이다. 이러한 최종 목표를 달성하기 위해서는 분자를 극저온까지 냉각시켜야 하고, 이를 위하여 본 과제에서는 두가지 목표를 설정한다. 첫 번째 목표는 버퍼가스빔을 이용한 25Mg19F 분자의 분광학 연구를 진행하여, 레이저 냉각에 필요한 각 전이의 주파수를 구하는 것이다. 두번째 목표는, 위에서 알아낸 분자의 에너지 구조를 토대로, optical cycling에 필요한 레이저 시스템을 구축하여 레이저 냉각 실험의 토대를 마련하는 것이다.

□ 연구 목표대비 연구결과
본 과제의 두가지 목표대비 연구 결과는 다음과 같다.
1. 버퍼가스빔을 이용한 25Mg19F분자의 분광학
- 버퍼가스 분자빔 생성 장치 구축: 분자의 pre-cooling을 담당하는 버퍼가스셀의 온도가 목표 온도인 3 K 이하의 온도까지 냉각되는 것을 확인
- 7Li원자를 이용한 버퍼가스 분자빔 장치의 성능 확인: 버퍼가스셀 내부에서 7Li원자의 온도가 10 K 이하로 관측되어 버퍼가스를 이용한 pre-cooling이 성공적으로 이루어 진 것을 확인. 또한, 버퍼가스 원자빔이 500 m/s 이하의 forward velocity를 가지는 것을 확인.
- 24Mg19F의 분광학: 자연 존재비가 79%인 24Mg19F 분자의 분광학 실험을 수행. 레이저 냉각에 필요한 전이선을 포함한 다양한 전이선 관측
- 25Mg19F의 분과학: 자연 존지비가 10%인 25Mg19F 분자의 레이저 냉각 전이선 관측에 성공
2. 레이저 냉각 실험을 위한 레이저 시스템 구축
- 24Mg19F 및 25Mg19F의 초미세 구조를 고려하여, 음향광학변조기, 전기광학변조기를 이용한 냉각용 레이저 시스템 구축

□ 연구발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
본 연구는 물질 사이의 반응을 양자역학적 관점에서 bottom-up 연구를 할 수 있는 새로운 플랫폼의 기반을 마련하였다. 추후, 분자의 초미세구조, 쌍극자 상호작용, 보즈-페르미 통계 등이 반응에 어떻게 영향을 미치는 지를 정량적으로 알아냄으로써, 분자간 반응의 양자역학적 원리에 대한 기반 지식을 확보한다. 이러한 기반 지식은 물질간 반응을 자유자제로 제어 및 디자인하기 위한 초석으로써, 신소재, 태양광 등의 대체 에너지 기술의 확보와 신약 개발 등 양자역학적 반응을 기초로 하는 산업 분야는 물론, 장기적으로 극저온 분자를 이용한 양자 정보 기술의 개발 등 다양한 미래 분야로의 파급 효과가 기대된다.
또한, 해당 연구는 세계 최초로 페르미 통계를 따르는 2Σ 극성 분자의 레이저 냉각에 도전한다. 본 과제의 성공은 전자스핀 자유도와 전기쌍극자를 동시에 지닌 페르미 시스템으로 양자 시뮬레이션의 지평을 넓힌다. 30여년전 원자 물리 연구에서 그랬듯, 여러 다른 성질을 가진 극저온 분자 샘플의 달성은 보즈 통계와 페르미 통계를 아우르는 다양한 극저온 양자 분자 연구의 밑바탕이 될 것이다.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 1) 연구개발과제의 최종 목표 ... 4
• 2) 연구개발과제의 내용 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 5
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 12
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 12
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 12
• 3) 목표 달성 수준 ... 12
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 13
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 13
• 6. 자체점검표 ... 14
• 7. 참고문헌 ... 14
• 붙임1. 세부 정량적 연구개발성과 ... 15
• 붙임2. 연구책임자 대표적 연구실적 및 증빙(요약문 및 사본) ... 17
• 끝페이지 ... 25