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리서치 하이라이트

표지 기사: 광범위 우주공간에서의 카시미르-리프싯 에너지

Nature 457, 7226

우주공간은 완벽한 빈공간이 아니다. 진공 상태는 서로 간에 매우 가까운 천체들 간의 힘을 만들어낼 수 있는 양자 물리 에너지 변동으로 가득 차 있다. 이러한 ‘카시미르-리프싯(Casimir-Lifshitz)’ 에너지는 비록 그 세기가 약하지만, 나노-기계 내에서의 물리적인 부분이 서로 결합되는 ‘점착(stiction)’을 유발할 수 있는 힘이다. 지금까지 인력만이 측정되어 왔지만, 이론적으로는 만일 진공 상태가 특정 매질로 대체되게 되면, 카시미르-리프싯 에너지는 척력으로 변화하게 될 것으로 보고 있다. 이러한 가설은 실험적으로 증명되었다. 인력보다 약한 척력이 특정 용액 내에 담겨있는 물질 간의 상호작용이라는 시험계를 통해서 측정되었다. 이러한 두 에너지의 크기는 서로 간의 거리가 감소할수록 증가하였다. 척력은 용액 내에 있는 물체의 양자 부양을 가능하게 하며, 정지 마찰력 및 점착이 매우 낮은 나노 스케일의 장치를 제작하는 것이 가능하게 될 것으로 여겨진다. 부양은 다양한 재료의 광학적 특성에 의해서 결정된다. 표지 사진: 폴리스티렌 구(polystyrene sphere)와 실리카 플레이트(silica plate) 간의 척력을 묘사한 그림(왼쪽). 실리카를 금 입자로 변경하게 되면, 척력은 인력으로 바뀌게 된다(오른쪽).