커버스토리: 빛의 레비 플라이트 현상 연구 모델

우유, 구름, 그리고 생물학적 조직과 같이 반투명한 물질들은 빛과 상호작용을 하는 방식에 의해서 형태를 가지게 되는데, 입사광이 다시 반사될 때까지 무작위로 산란 된다. 이러한 현상은 유체 내에 존재하는 입자의 브라운 운동과 유사하며 랜덤워크(random walk)라고 불리는데, 이는 통계 물리학 분에서 핵심 개념이다. 예를 들면, 열, 빛, 그리고 소리의 확산에 이러한 랜덤워크를 적용할 수 있을 것이다. 좀더 확장된 개념은 레비 플라이트(Levy flight)로서 움직이는 물체가 때때로 현저하게 큰 스텝을 이동함으로써 시스템의 특성을 변화시키는 것을 의미한다. 이러한 레비 플라이트는 지진에서부터 동물의 먹이 사냥에 이르기까지 다양한 시스템에서 관찰된다. Barthelemy 등은 이러한 행동 방식을 광학 재료에 적용하였다. 이산화티탄입자를 함유한 유리로 만들어진 ‘레비 글라스(Levy glass)’는 빛을 일정하게 확산 시키지 않고, ‘레비 플라이트’를 하도록 하며, 이러한 레비 플라이트에서 광자는 극단적인 효율을 가지고 확산된다. 이러한 레비 글라스는 레비 플라이트 현상을 연구하는데 있어서 최적의 모델이 되며, 또한 새로운 광학재료를 만들 수 있는 방법을 제시하고 있다. 표지 사진: 오른쪽 위에 위치하고 있는 광원 및 광자 경로. 사진 제공: Diederik 및 Leonardo Wiersma.