움직이는 전자를 관찰하는 새로운 방법

전자는 원자핵 주위를 극히 짧은 시간 단위로 진동하며, 일반적으로 수백 아토초(1아토초는 1조분의 1초) 만에 한 주기를 완료합니다. 초고속 운동으로 인해 분자에서 전자 행동을 직접 관찰하는 것은 어려웠습니다. 이제 UC 샌디에이고 화학 및 생화학과의 연구원들이 전자 운동을 시각화하는 것을 현실로 만드는 새로운 방법을 제안했습니다.

이 새로운 방법은 초고속 소용돌이 전자 회절이라는 실험적 개념을 설명하는데, 이를 통해 분자 내의 전자 운동을 아토초 단위의 시간 척도로 직접 시각화할 수 있습니다.

이 접근법의 핵심 아이디어는 나선형으로 이동하는 특수 전자 빔을 사용하여 공간과 시간 모두에서 전자의 움직임을 정확하게 추적하는 것입니다.

이 방법은 전자가 동기화되고 조화로운 방식으로 움직이는 전자적 응집성에 특히 민감합니다.

이 기술은 이러한 일관된 전자 동역학을 다른 경쟁 과정으로부터 효과적으로 분리함으로써 고급 소재의 에너지 전달 및 전자 행동과 같은 양자 과정을 연구할 수 있는 새로운 기회를 열어 분자와 소재의 근본적인 행동에 대한 더 깊은 통찰력을 제공합니다.

2025년 2월 19일 Physical Review Letters 에 발표된 이 연구 는 Haowei Wu와 Haiwang Yong(둘 다 UC San Diego)이 주도했습니다. 그들의 연구는 UC San Diego의 WM Keck 통합 생물학 연구실의 컴퓨팅 리소스를 통해 WM Keck 재단의 지원을 받았습니다.

"이 기술은 전자적 코히어런스에 대한 뛰어난 민감성을 가지고 있어 분자에서 초고속 양자 현상을 시각화하는 새로운 가능성을 열어주며, 가장 기본적인 수준에서 화학 반응을 제어한다는 궁극적인 목표에 더욱 가까이 다가가게 해줍니다." -- Haiwang Yong

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2025/02/250219154610.htm