물리 빛의 전기장 및 자기장 동시 측정

경축! 아무것도 안하여 에스천사게임즈가 새로운 모습으로 재오픈 하였습니다.
어린이용이며, 설치가 필요없는 브라우저 게임입니다.
https://s1004games.com

네덜란드 FOM Institute AMOLF의 물리학자들은 처음으로 빛의 전기장 및 자기장을 동시에 측정하였다. 이와 같은 동시적인 측정으로 과학자들은 투명 망토를 제작할 수 있는 나노 구조 메타 물질 안에서 빛의 거동을 더 잘 이해할 수 있게 되었다. 이들의 연구 결과는Nature Photonics 저널 12월 15일에 발표되었다. 빛은 초당 300조 번 진동하는 주파수를 가진 전기장과 자기장으로 이루어졌다.

지난 20년 동안, 빛의 국소적인 전기장 측정은 상당한 진보를 이루어, 나노물질 근처와 그 안에서 빛의 거동을 더 잘 이해할 수 있게 되었다. 그러나, 최근에 음의 굴절률을 가진 재료가 개발되었으며, 놀라운 현상들을 가능하게 하였다. 예를 들면, 이런 물질은 보이지 않는 투명 망토 또는 극도로 높은 분해능을 가진 렌즈와 같은 디바이스를 제작하는 것을 가능하게 하였다. 이런 놀라운 효과는 재료와 빛의 전기장 그리고 자기장 간의 상호작용에 의해서 발생하는 것이다. 그 결과 연구자들은 자기적 성분을 더 이상 무시할 수 없게 되었다.

전기장과 자기장을 동시에 측정하기 위해서, AMOLF 연구진은 200나노미터 너비의 크기를 가진 광섬유를 포함한 극도로 작은 바늘을 준비하였다. 광섬유는 얇은 알루미늄 층으로 코팅되었다. 광섬유는 바늘 아래에서 빛의 작은 일부를 검출기로 전달한다. 물체 위의 평면 안에서 바늘을 움직임으로써, 이 디바이스는 물체 바로 위의 빛 분포 이미지를 형성한다. 오랫동안 이와 같은 바늘은 전기장만을 관측할 수 있다고 가정되었다.

그러나 최근에, 여러 연구 그룹의 과학자들이 바늘이 전기장을 포착한 것이 아니라 자기장을 포착하는 것이라는 것을 제안하면서 논쟁이 발생하였다. 이런 논쟁을 해결하기 위해서, AMOLF 연구진은 광결정 위의 광분포를 측정하였다. 그와 같은 결정은 단지 220나노미터 두께의 실리콘 웨이퍼 안에 빛을 포획한다. 이 과정에서 특이한 패턴의 구멍들이 에칭된다. 광결정은 매우 독특한 특성을 가지고 있어서 전기장과 자기장이 결정과의 거리가 변하면 다르게 반응한다.

광결정과 다른 거리에서 스캐닝함으로써 연구진은 결정 위의 전기장과 자기장의 기여를 알아낼 수 있었다. 이런 측정은 나노스케일에서 빛과 물질 사이의 상호작용을 연구함으로써 새로운 가능성을 열어주었다. 그 결과, 연구진은 그들의 발견이 새로운 메타 물질의 개발에 크게 기여할 수 있을 것으로 내다보고 있다. 이들의 연구는 “Simultaneous measurement of nanoscale electric and magnetic optical fields”라는 제목으로 Nature Photonics 저널에 발표되었다.

첨부그림: (오른쪽) 광섬유 코어를 가진 알루미늄 바늘. (왼쪽) 가운데 평면은 다른 높이에서 만들어진 구조 위의 일련의 스캔을 보여준다. 왼쪽부터(결정 위 380나노미터) 오른쪽으로(결정 위 20나노미터) . 이런 측정으로 연구진은 전기장(상단 지형)과 자기장(하단 지형)을 파악할 수 있게 되었다.