탄소 원자의 극저온 냉각 - 탄소 원자는 다양한 화학 반응의 핵심 요소로 많은 관심을 받고 있으나, 그 에너지 구조가 복잡하여 아직까지 극저온으로 냉각, 포획된 적이 없다. - 본 연구에서는 버퍼가스빔을 이용하여 탄소 원자를 수 켈빈으로 예비 냉각을 시킴으로써, 레이저 냉각의 부담을 경감한다. - 레이저 냉각에 적합한 탄소의 다양한 전이에 대해서 레이저 냉각 효율 및 실효성을 비교, 검토하여 세계 최초로 탄소 원자의 자기광포획에 도전한다. 극저온 분자의 초기 양자 상태에 따른 분자간 충돌 제어 - 다양한 동위 원소를 가진 MgF 분자를 극저온으로 냉각시켜, 분자의 양자 상태, 양자 통계가 화학 반응의 핵심인 분자간 충돌에 어떤 영향을 끼치는지 분석하고 이를 제어한다. - 광포획된 MgF 분자집단과 광집게에 포획된 개별 MgF 분자 배열을 이용하여, MgF 분자의 양자 상태에 따른 충돌 계수의 변화를 측정한다. - 보즈 입자인 24MgF와 페르미 입자인 25MgF의 결과를 비교하여 분자간 충돌에서 양자 통계의 역할을 규명한다. 양자 상태, 속도 및 배향이 제어된 분자의 반응 연구와 그를 이용한 원자 정지 - 100 K 정도의 노즐 온도와 헬륨 원자 캐리어 가스를 이용한 분자빔 발생 장치를 이용하여 양자 상태와 속도가 제어된 분자빔을 발생시킨다. - 이렇게 제어된 분자 표본의 정렬, 광분해, 충돌을 연구한다. - 광분해 반응을 제어하여 분해 생성물(fragment) 입자를 정지시키는 것에 도전한다. 이러한 광정지(photostop)을 이용하면 이전에 시도하지 못했던 입자의 포획을 시도할 수 있다.

본 연구의 최종 목표는 화학 반응의 양자 역학적 제어 및 디자인이다. 화학 반응에서 핵심적인 역할을 하는 것은 분자 혹은 원자에 포함된 전자들이며, 이들의 운동은 파동함수, 스핀 등 양자 역학적으로 결정된다. 즉, 화학 반응을 미시적으로 이해하기 위해서는 양자 역학이 필수불가결하다. 화학 반응의 기본 단위인 분자의 양자 상태를 제어하기 위해서는 분자를 수 ...