생체용 금속 임플란트의 표면개질은 생체활성화를위하여 오래 전 부터 관심을 가지고 연구해오고 있다. 최근에 표면개질을위하여 화학적 에칭, 샌드 블래스팅, 또는 나노튜브형성등 표면에 임의의 요철을 만들어서 사용하는방법이 가장 일반적으로 적용되어 상용화되고있다. 그러나 샌드블래스팅이나 화학적 에칭은 가공은 쉽지만 가공표면에 인체에 해로운 잔류물의존재로 생체적합성에 해로운 영향을 미칠 수 있다. 이러한 문제점들을 해결하기위하여 레이저를 사용하여 임플란트 표면을 개질한 예가 보고 되었다. 레이저를 사용한 표면처리 방법의큰 장점은 잔류물이 남지 않고 비교적 표면 거칠기의 제어가 용이하다. 금속합금의 표면개질에사용되는 레이저는 주로 Nd:YAG 레이저의 파장을 반으로 줄인 녹색레이저 ($\lambda$=532nm)를 사용하거나, 자외선파장영역의레이저를 사용하는 경우가 일반적으로 가장 보 편화된 가공방법으로 연구되었다. 표면의 거칠기는 수마이크로의크기와 수십나노의 크기를 갖는 표면을 생체적합적인 측면에서 요구하고 있다. 따라서 이러한 표면의 거칠기를조절할 수 있는 펨토레이저를 사용하여 표면에 균질한 표면의 텍스춰링을 통하여 그 특성을 개선할 수 있는지를 확인하는 것이 본 과제이다. 본 실험에서는 Ti합금을 진공 아크로를 이용하여 3원계합금을 제조하고 $1000^{\circ}C$에서 24시간 열처리 후 급냉(water quenching)하였다. 열처리 후 시편은 두께 2mm로 절단 하여 #2000까지 연마 후 하여 펨토 초(10-15 second) 펄스폭 대역을 갖는 레이저를 이용하여 수마이크로 크기의 미세 요철을 표면에 형성한 후, 표면의 특성을 조사해 보았다.(NRF-2009-0074672)
화학 반응은 원자나 분자가 서로 작용하여 결합이 분해되거나 생성되는 동적인 과정이다. 일반적으로 이러한 동적인 과정은 매우 빠른 시간 내에 일어나기 때문에 (보통수 펨토초에서 수 피코초 내에 일어난다) 화학 반응 도중에 나타나는 중간체(transient structure)의 구조 변화나 분자의 움직임을 실시간으로 잡기 위해서는 매우 높은 시간 분해능이 필요하다. 이러한 중간체의 구조 동역학(structural dynamics)은 그 대상이 되는 분자의 화학적/생물적 기능에 매우 중요한 정보를 제공하기 때문에 실시간 분자 동역학 연구는 복잡한 화학적/생물적 시스템의 메커니즘 규명 연구에 필수적이라고 할 수 있다. (중략)
우리는 탄소가 도핑 된 FePt 박막을 스퍼터링 방법으로 제작한 후 시간 분해능을 가진 모크 장비를 이용해서 매우 빠른 자기소거 후 그 회복 과정을 관찰하였다. 탄소의 함량이 늘어 날수록 격자 구조가 $L1_0$에서 벗어나는 것을 확인하였으며 보자력의 변화 또한 확인하였다. 모든 시료가 펨토 초 펄스로 열을 받으면 5 피코초 안에 자기 소거되었다. 그 후 흥미롭게도 탄소 함량이 많을수록 매우 빠른 자기 회복 시간이 길어지는 것이 관측되었다.
모바일 데이터 트래픽(data traffic)의 증가로 인해 스몰셀(Small Cell) 가용을 이용한 여러 기술들이 해결책으로 제시되고 있다. 하지만 이러한 기술은 백홀(backhaul) 용량의 증가가 필수적이고 이가 충족되지 않을 경우 성능한계가 기인한다. 이를 바탕으로 기지국 내 헬퍼(helper)라는 백홀 용량이 없거나 작은 대신 저장 매체 용량을 지닌 스몰셀을 이용해 백홀 용량을 저장 매체 용량으로 대체하여 사용자의 데이터 다운로드 지연값을 줄이는 펨토-캐싱(Femto-Caching)이 제시되었다. 본 논문은 사용자 위치 분포를 이용하는 실제적인 시나리오에서 각 헬퍼에 파일 분배 전략 방법을 제시함으로써 기존 연구를 확장하였다. 시뮬레이션을 통해 헬퍼간 커버리지(Coverage)가 겹치는 상황과 헬퍼의 커버리지가 증가하는 상황에 대해 사용자의 데이터를 헬퍼로부터 받을 수 있는 기회가 증가함을 통해 성능을 검증하였다.
육각형 구조의 탄소원자가 이차원으로 배열된 그래핀은 고유의 전기적, 광학적 특성으로 인하여 새로운 전기소자, 광학소자 및 광전소자를 구성하는 유망한 물질로써 많은 주목을 받고 있다. 특히 넓은 파장 대역에서의 일정한 광 흡수 특성, 높은 비선형 광학 계수 및 수백 펨토초의 매우 빠른 비선형 응답시간으로 인하여 최근 그래핀을 기반으로 하는 광대역 광 편광소자, 비선형 광 신호 발생기, 광 포화 흡수체 및 광 제한기 (optical limiter) 등이 보고되고 있다. 본 발표에서는 그래핀 등 저차원 물질의 비선형 포토닉스 응용에 관한 최근 연구에 관하여 살펴보고자 한다. 특히 그래핀 소자의 전기적 조절을 통한 극초단 레이저 펄스의 발생 및 제어 특성을 살펴보고 나아가 높은 효율을 가지는 도파로 기반 그래핀 광전소자 구현 가능성 및 그 한계에 관해 살펴보고자 한다.
X선 자유전자 레이저(XFEL:X-ray Free Electron Laser)는 통상의 레이저와 달리 물질에 속박되어 있지 않은 자유전자를 이용해 레이저 증폭을 일으킨다. 특히 펨토초의 펄스형태, 완벽한 결맞음 및 고휘도 등의 특성으로 X선 실험과학분야의 새로운 시대를 예고하는 꿈의 광원장치로 불리고 있다. 일본의 이화학연구소(Rikagaku Kenkyusho) 산하 하리마연구소(Harima Institute)에는 X선 자유전자 레이저 시설인 SACLA(SPring-8 Angstrom Compact free electron Laser)가 존재하며, SACLA의 독특한 설계와 기술은 세계 곳곳에서 건설되고 있는 XFEL 시설의 가이드라인이 되고 있다. 이번호에서는 SACLA 특징, SACLA 위원회와 도달광원 성능, SACLA의 토폰 빔 라인과 광학계 등을 소개한다. 이 원고는 하리마연구소의 이시카와 테츠야(Tetsuya Ishikawa) 소장이 월간 OPTRONICS 2012년 8월호에 기고한 내용으로 그린광학의 유정훈 팀장이 번역에 도움을 주었다.
근래에 들어와 초단 광펄스 생성 기술이 발전되어 다양한 초고속 현상 및 물성 분석 연구에 활용되고 있으며 통신 및 신호처리에 대한 응용 기술에 대해서도 연구되고 있다. 특히 대용량 광통신 기술로는 이미 기술적인 성숙도를 보인 파장분할다중 (WDM) 기술과 더불어 전기적 신호를 다중화하여 광신호로 변환하여 통신하는 전기적 시간분할다중 (ETDM) 기술이 있으며, 초단 광펄스를 이용하는 40 Gbps 급 이상의 고속 광시간분할다중 (OTDM) 광통신 기술도 연구되고 있다. 이 OTDM기술에 있어서는 초단 광펄스 생성 기술과 고속 광신호 다중화 및 역다중화 기술. 광동기신호 재생 기술 등이 주요 핵심 기술을 이루고 있다. 본 글에서는 근래에 들어와 활발히 연구되고 있는 광통신용 펨토초급 초단 광펄스 생성 기술과 이를 이용한 40 Gbps급 이상의 고속 광시간분할다중 (OTDM) 광전송 및 광신호처리에 관련된 기술 현황을 살펴보고자 한다.
차세대 이동통신 시스템 규격으로서 3GPP LTE-Advanced (Third Generation Partnership Project Long Term Evolution-Advanced)는 급격하게 증가하는 무선 데이터 트래픽 요구를 해결하기 위해 펨토 셀 혹은 피코 셀과 같은 소형 기지국 및 단말과 단말 사이에 근거리 통신을 수행하는 D2D (Device-to-Device) 통신 방식을 도입하였다. 대형 기지국인 매크로 셀과 소형 기지국인 펨토 셀과 피코 셀 그리고 D2D 통신이 한 개의 셀 내에 혼재하면서 생기는 다양한 간섭 상황이 정리되었으며, 이를 해결하기 위해서 다양한 주제 범위에서 연구가 되었다. 따라서 본 논문에서는 이러한 HetNet (Heterogeneous Network)에서 매크로 셀과 타 기종 네트워크 사이의 간섭을 관리하고 주파수 효율성을 높일 수 있는 간섭회피 방법을 제시한다. 본 논문에서 고려하는 CCN (Cluster Coordinator Node)의 도움을 받는 셀간 간섭회피 방법은 하나의 MeNB (Macro enhanced Node-B)와 다수 소형 셀들이 공존하는 HetNet 환경에서 다수 소형 셀들을 하나의 CCN이 관리하는 구조를 고려한다. HetNet에서 셀간 간섭관리를 위한 구체적인 방법으로 본 논문에서는 CCN 영역 내에 사용자들의 간섭회피를 위한 자원할당 방법을 제안하고, 이들 성능을 시스템 레벨 모의시험을 통해 검증하였다.
무기단결정을 광 펄스로 여기 한 격자에서 광학이나 음향포논을 이용하여 광 여기 반도체가 서브피코초로 관측하고 있다. 다수의 회절 점으로 결정구조를 파악하는 것으로써 광 여기에 의한 분자결정 구조변화를 관측하는 것이 보고되고 있고 또한 반응이 진행되고 있는 중에 분자구조를 하나하나 영상으로 관측하는 것이 연구되고 있다. 단백질 분자구조의 시간에 따른 변화와 용액 중 분자의 광반응에 따른 구조변화를 파악하고 있는데 이것은 시스템에 따라 펨토 초에서 초 단위까지 다양하고 광범위하게 고도의 시간분해능으로 계측할 수 있는 X선 측정기술이다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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