세상에서 가장 얇은 거울

(The mirror developed at the Max Planck Institute of Quantum Optics measures just seven microns across. Credit: Max Planck Institute of Quantum Optics)

(The two-ton equipment used to create the world's lightest mirror. Credit: Max Planck Institute of Quantum Optics)

 막스 플랑크 양자 광학 연구소 (Max Planck Institute of Quantum Optics)의 과학자들이 원자 수백개에 불과한 얇은 거울을 만들었습니다. 지름은 적혈구와 비슷한 7마이크로미터 수준에 불과한 이 거울의 두게는 수십 나노미터에 불과합니다. 최신 미세 공정 반도체 회로와 비슷한 두께의 거울을 만든 것입니다. 사실 물체를 이렇게 얇게 가공하는 일 자체는 불가능하지 않지만, 이렇게 만든 물체가 빛의 경로를 바꿀 수 있다는 것은 상당히 놀라운 일입니다. 

 이런 일이 가능한 이유는 동일한 원자로 되어 있는 격자 무늬 이차원 원자 구조를 통해서 빛의 경로를 변경하기 때문입니다. 당연히 이런 물질은 자연계에는 존재하지 않는데, 이를 메타물질 (metamaterial)이라고 부릅니다. 이번에 사용된 메타물질은 동일한 원자 수백개를 한층으로 연결해 만든 2차원 메타물질이었습니다. 

 물론 이 거울은 사람 눈으로 볼 수 없을 정도로 작은 크기이기 때문에 우리가 일상 생활에서 사용할 수 있는 용도의 거울은 아닙니다. 그보다는 양자역학이 지배하는 세계에서 더 큰 역할을 할 수 있습니다. 연구팀은 이 기술이 양자 광학역학 (quantum optomechanics) 연구에 도움을 줄 것으로 기대하고 있습니다. 양자 역학적 효과를 사용해 양자 메모리나 양자 정보 처리에 응용할 수 있다는 것입니다. 

 참고로 세상에서 제일 작은 거울을 만들기 위해 위에서 보는 것 같은 2톤 짜리 장비가 필요했다고 합니다. 쉽게 이해되지 않는 분야이지만, 극한이나 첨단이라는 말로도 부족한 현대 과학기술의 발전을 보여주는 것 같습니다. 

 참고 

https://newatlas.com/materials/worlds-lightest-mirror-few-hundred-atoms/

https://www.nature.com/articles/s41586-020-2463-x