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응집물질이론실

응집물질 분광학 연구실

개요

분광학(Spectroscopy)은 말 그대로 빛을 나누는 학문이다. 빛의 스펙트럼(spectrum)을 분석하여 물질의 물리적 특성을 파악한다. 극저온(영하 263°C)까지, 대기압에서 대기압의 백만 배에 이르는 초고압 하에서 물질의 특성을 연구하며 주로 금속과 비금속 물질, 화합물, 유리와 같은 비정질(amorphous) 물질의 특성을 알아낸다. 분광학 실험실은 주로 분광학적 측정기법을 사용하여 측정하고 측정장비로는 파브리-페롯 간섭계와 라만 분광기가 있다.

실험 장비
  • 다중 간섭 탄뎀 파브리-페롯 간섭계
    6-Pass tandem Fabry-Parot Interfarameter

    간섭이란 두 빛이 겹쳐졌을 때, 서로 보강되거나 상쇄되는 현상이다. 그리고 다중 간섭 파브리-페롯 간섭계는 두 거울 사이에서 계속 반사되는 빛이 간섭에 의해 특정한 파장의 빛이 완전 통과하는 현상을 이용한 것이다. 이것을 통해 레이저가 시료에 들어가 산란되어 파장이 조금 짧아 지거나 길어진 빛들을 정밀히 측정한다.

  • 온도조절기
    Linkam Stage

    위 사진은 온도 조절에 사용되는 Linkam Stage이다. 왼쪽은 액체질소를 사용해 -196°C ~ 600°C까지 조절할 수 있고, 오른쪽은 상온에서 1500°C까지 조절할 수 있는 장치이다. 분광학 실험실에서는 Linkam Stage와 파브리-페롯 간섭계 혹은 라만 분광기를 결합하여 온도에 따른 물질의 특성을 연구하고 있다.

  • 라만 분광기
    Raman Spectroscope

    라만 분광기는 빛의 회절을 이용한다. 라만 분광기 안에는 '회절격자'라는 것이 있는데, 이 회절격자가 분광기 안으로 들어온 빛을 무지개처럼 나눠준다. 라만 분광기 역시 레이저를 사용하는데, 파브리-페롯 간섭계의 경우와 마찬가지로 시료에 레이저를 집어넣고, 산란된 빛을 분광기에 집어넣어 파장이 변한 빛을 측정한다. 라만 분광기는 물리학 뿐만 아니라 화학이나 생물학등 에서도 많이 쓰이고 있다.

  • 다이아몬드 앤빌 셀
    Diamond Anvil

    위 쪽에 있는 온도조절 장치와는 달리 다이아몬드 엔빌 셀은 압력을 인가하는 장비이다. 이름에서처럼 한 쌍의 다이아몬드 사이에 시료를 집어 넣고, 개스킷을 사용해 시료를 밀봉한다. 그리고 나사를 조여 압력을 주는데, 나사의 힘은 크지 않지만, 압력은 힘을 받는 면적에 반비례하기 때문에 다이아몬드 끝단의 크기를 작게 하여, 큰 압력을 인가하고 있다. 압력은 대략적으로 10~30GPa(파스칼)정도 인데, 1GPa는 대기압의 약 10만 배 정도이다.

선행 이수 과목

전자기학I,II, 기하광학, 파동광학, 열 및 통계물리학, 현대물리학, 양자물리학, 물성물리학

문의사항