포스텍과 스톡홀름대 연구팀이 4세대 방사광가속기를 이용해 물의 구조변화를 직접 측정할 수 있는 방법을 밝혀냈다.  레이저 빛의 강한 전기장을 이용해 액체상 물 분자들을 일시적으로 정렬시키고, 4세대 가속기의 강력한 X선으로 이 과정의 구조변화를 관측했다. 가벼운 물(LDL)이 무거운 물(HDL)보다 더 잘 정렬되는 결과를 보여줌으로써, 물이 HDL과 LDL의 두 가지 국부구조로 이루어져 있다는 가설을 뒷받침하는 새 증거를 제공했다.(포스텍제공)2020.8.25/© 뉴스1

포스텍과 스톡홀름대 연구팀이 4세대 방사광가속기를 이용해 물구조 변화를 직접 측정할 수 있는 방법을 찾아냈다.

25일 포스텍에 따르면 화학과 김경환 교수와 스웨덴 스톡홀름대 피보스 페라키스 교수 연구팀이 햇빛보다 100경배(100조의 1만배) 밝은 빛으로 나노 크기의 미세한 물체를 선명하게 관찰할 수 있는 4세대 방사광가속기를 이용해 강한 전기장 하에서 일어나는 물의 구조변화를 분석했다. 지금까지 물구조는 펨토초(1/1000조초) 단위로 이뤄지는 물의 구조변화를 직접 측정할 수 있는 방법이 없어 물의 특성을 분석할 수 없었다.

액체상 물분자의 정렬과 무질서화에 관한 구조동역학을 분석한 연구 결과는 최근 물리학분야 권위지 피지컬 리뷰 레티스에 게재됐다.

보통 액체상태의 물은 분자들이 무질서하게 흐트러져 있는 상태이지만 레이저 빛의 전기장 속에서는 일시적으로 얼음처럼 정돈된 상태가 될 수 있고 이를 '광학적커(kerr) 효과'라고 한다. 연구팀은 액체상태의 물분자를 4세대 가속기의 극도로 밝고 짧은 펄스(100펨토초)의 X선이 기존 장비로 실현이 어려웠던 비등방성 X선 산란과 광학적 커효과를 접목한 실험을 수행했고, 이를 통해 빠르게 일어나는 물분자의 구조동역학을 직접 관찰했다.

연구를 주도한 포스텍 김경환 교수는 "4세대 가속기를 이용하면 물의 복잡한 구조변화를 실험적으로 측정할 수 있었다. 생명의 근원이 되는 물의 다양한 특성이 무엇에서 기인했는지에 대한 학계의 오랜 논쟁을 해소하는데 기여할 것"이라고 말했다.


choi119@news1.kr