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근접장광을 사용하는 계측기술과 그 응용

전문가 제언: ○ 자연계에서는 측정될 수 있는 량(quantity)만이 실질적 의미를 가진다. 우리가 원자 내 전자의 운동을 볼 수 없는데, 이는 미시의 세계에서는 빛의 역할이 제한적이기 때문이다. 빛의 파장보다 작은 물체나 그 운동은 관측시점과 위치설정의 어느 한 가지가 확정될 수 없기 때문에 관측이 불가능하다는 근본적인 문제(Heisenberg의 불확정성 원리)에 봉착하게 된다.

○ 고전적인 광학에서 다루는 빛의 개념은 파동의 개념임으로 각 빛이 가지는 파장 이하의 크기를 가지는 물체와의 상호작용은 고려하기 어렵다. 렌즈를 이용해 빛을 집속시키는 경우에도 회절한계(diffraction limit)라는 고전광학적인 최소 한계가 존재하기 때문에 그 이하의 크기로 집광할 수 없으며, 이를 이용하는 많은 측정기구에서 분해능의 한계로 작용한다.

○ 나노 분야에서 빛을 실제 산업에 응용하려는 시도에서 기구 및 구조의 소형화로 인해 물리적인 한계가 있었다. 최근 10여년 사이 많은 부분에서 산업적으로 그 이하의 크기를 가지는 구조를 만들고 이용할 필요가 발생하였다. 즉 반도체 가공이나 통신·정보 저장장치 등의 분야에서 빛을 도구로 이용하면서 회절한계에 다다른 후, 이를 돌파하기 위한 다양한 시도와 연구가 이루어져 왔다. 다른 한편으로는 분자, 원자 수준의 물질을 측정하고 특성을 연구하기 위한 장치에 대한 연구가 매우 활발하게 이루어져 왔다.

○ 이러한 여러 방향의 연구들은 모두 회절한계를 극복하고 나노 수준의 미세구조를 분석하기 위해서는 기존의 원거리 장(far field) 조건을 벗어나서 근접장(near field) 환경이 되어야 한다는 결론에 이르게 된다. 이에 따라 최근의 연구는 근접장 영역에서 초소형 구조를 측정 및 관측하고 그 특성을 연구하는 쪽으로 발전되고 있다.

저자: Tohru Tsuruoka
자료유형: 학술정보