11장으로 100펨토초대부터 10나노초까지, 한 번에 잇는 초고속 촬영법

도쿄대 연구진이 아주 짧은 순간과 그 뒤의 변화를 한 번의 촬영으로 이어 보는 대수형 초고속 촬영법을 개발했다.

11장은 100펨토초 정도의 초기 변화에서 10나노초까지 약 5자릿수 시간 범위를 잇는다. 프레임이 일정한 속도로 찍힌 영상은 아니다.

왜 간격을 바꿨나

기존 초고속 촬영은 간격을 아주 짧게 하면 시작은 자세히 보지만 뒤의 변화를 놓친다. 간격을 길게 하면 관찰 시간은 늘지만 첫 순간이 흐려진다. 연구진은 파장별 빛의 도착 시간을 따로 늦추는 BRIDGE 광학계를 만들어 앞부분은 촘촘하고 뒤는 넓게 배치했다.

무엇을 실제로 찍었나

연구진은 유리와 치아·뼈의 주성분인 하이드록시아파타이트에 레이저를 쐈다. 초기 플라스마 관련 변화, 뒤이은 충격파와 물질 분출이 한 번의 레이저 조사에서 11장으로 이어졌다. 두 재료가 뒤쪽 시간대에서 다르게 반응하는 모습도 비교했다.

5자릿수라는 말의 뜻

100펨토초는 1초의 10조분의 1보다 짧고, 10나노초는 그보다 약 10만 배 긴 쪽이다. 연구의 핵심은 최고 촬영속도 기록이 아니라 재현하기 어려운 단일 사건을 여러 시간척도로 연결한 데 있다. 해상도와 적용 대상은 광학계 조건에 따라 달라진다.

어디에 쓰일 수 있나

레이저 가공, 충격파, 플라스마, 생체 재료처럼 매번 똑같이 재현하기 어려운 변화를 분석하는 데 도움이 될 수 있다. 다만 논문은 실험실 시연이며 의료 진단이나 산업 장비 성능을 입증한 것은 아니다. 다음 확인점은 다른 재료와 더 복잡한 현상에서의 반복성이다.

원자료와 독립 확인

원 논문: Optica 원 논문

기관·자료 확인: JST 공동 발표

독립·맥락 확인: 도쿄대 공학계 연구 설명

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