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순간의 물방울도 머물지 않는 물질 목록

조회 : 1585 | 2013-12-04

네이처 제공

▲ 네이처 제공

 

  검푸른 표면 위로 물방울이 네 갈래로 쪼개져 튕겨져 날아가고 있다. 표면의 정체는 모르포 나비의 날개. 모르포 나비의 날개는 물방울이나 습기가 달라붙지 않는 소수성 성질이 매우 강하다.


  이번 주 네이처 표지는 물기가 표면에 묻지 않게 하는 새로운 방법을 고안한 미국 MIT 공대 기계공학과 크리파 바라나시 교수팀의 연구결과가 장식했다.


  소수성 연구는 건조함을 유지해야 하거나 얼면 안되는 상태의 물질 표면이 필요한 분야에서 매우 중요하다. 예를 들어 눈비에 강한 아웃도어 의류에 물이 잘 묻지 않고 그냥 표면을 따라 흐르거나 튕겨 나가는 것도 섬유 표면이 소수성이기 때문이다.


  연구팀은 불규칙한 마이크로돌기를 만드는 방법으로 물방울이 표면과 접촉하는 시간을 획기적으로 낮추는 데 성공했다. 불규칙한 마이크로돌기 위에서 물방울은 대칭 형태로 그 부피가 잘게 나뉘어져 접촉시간이 비약적으로 줄어들게 만들었다. 접촉하는 시간이 짧아질수록 물방울이 표면 틈새에 스며드는 시간이 줄어들어 결과적으로 표면이 물에 젖지 않는다.


  연구팀은 불규칙한 마이크로돌기 표면으로 떨어진 물방울이 표면에 접촉하는 시간을 1.4밀리초(1밀리초는 1000분의 1초)까지 낮췄다. 기존 가장 짧았던 시간인 2000년 2.3밀리초에 비해 40% 가량 낮췄다. 


  바나라시 교수는 “이번 연구로 이전까지 이론적 한계라고 여겼던 연꽃잎 표면보다 접촉시간을 더 낮출 수 있는 길이 열렸다”고 말했다.

 

 

 

 

  알록달록한 작은 구슬을 씨줄날줄 엮은 것처럼 보인다. 커다란 빨간색 구슬부터 작은 초록색과 파란색 구슬이 일렬로 늘어서 있다.

 

  이번 주 사이언스 표지는 남극 '아이스큐브'가 검출한 ‘중성미자’가 차지했다. 중성미자는 지난 해 9월 빛보다 60나노초 빠르다는 실험 결과가 나오면서 과학계를 발칵 뒤집었던, 더 이상 쪼갤 수 없는 12가지 소립자 중 하나인 문제적 존재. 중성미자는 질량이 거의 없고 다른 물질과 거의 반응하지 않아서 검출이 힘든 ‘유령입자’로 알려져 있었다.

 

  하지만 이런 중성미자도 아이스큐브에는 모습을 드러낸다. 아이스큐브는 가로, 세로, 높이가 1㎞인 정육면체로 빙하 아래 3㎞에 설치된 중성미자 검출용 망원경이다. 아이스큐브에는 5160개의 디지털광학기기와 86개의 줄이 설치돼 있다. 중성미자는 얼음 속의 수소이온에 부딪혀 ‘상호작용’을 일으키면 줄을 따라 빛을 방출해 존재를 드러낸다.

 

  최근 아이스큐브의 존재가 속속 밝혀지고 있다. 미국 매릴랜드대 물리학과 그레고리 설리번 교수는 “아이스큐브가 최초로 태양계 밖 우주에서 날아오는 고에너지 중성미자를 포착했다”며 2011년부터 관찰한 28번의 중성미자 검출사례를 22일 사이언스에 발표했다.

 

  연구팀은 아이스큐브에 포착된 중성미자의 에너지가 모두 30TeV(테라전자볼트·1TeV는 1eV의 1조 배) 이상이었고 최대 1PeV(페타전자볼트·1PeV는 1eV의 1000조 배)까지 이르렀다고 밝혔다.

 

  미국 국립과학재단 극지프로그램의 믈라디미르 파피타시빌리 박사는 “아이스큐브는 남극 빙하 아래 있지만 남쪽과 북쪽하늘로 유입되는 중성미자를 관측해 전 우주를 관측할 수 있다”고 밝혔다. 미국 위스콘신-매디슨대 물리학과 프랜시스 할젠 교수는 ”천문학에 새로운 지평을 열 것“이라고 말했다.

 

 

  동아사이언스 이우상 기자 idol@donga.com 최새미 기자 saemi@donga.com

 

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