공작 깃털로 레이저 구현…세계 최초 생체 기반 광학 실험

수컷 공작의 화려한 꼬리 깃털이 레이저의 핵심 재료로 활용될 수 있다는 연구 결과가 나왔다.

과학자들은 공작 깃털의 표면 미세구조가 약한 세기의 레이저를 발생시킬 수 있음을 확인하며, 동물 조직을 이용해 레이저를 생성한 첫 사례를 보고했다.

28일(현지시간) 국제학술지 ‘사이언스’는 네이선 도슨 미국 플로리다폴리테크닉대 공학물리학과 교수팀이 인도공작(학명 Pavo cristatus) 수컷의 꼬리 깃털을 이용해 노란색과 녹색의 레이저 광선을 구현하는 데 성공했다고 보도했다.

공작 깃털은 색소가 아닌 표면의 미세구조를 통해 특정 파장의 빛을 반사해 선명한 색을 구현하는 ‘구조색’을 낸다.

연구팀은 이 구조가 레이저의 핵심 요소인 공진기 역할을 할 수 있는지 확인하기 위해 실험을 설계했다.

공작 꼬리 깃털에서 눈처럼 보이는 눈점(eyespot)에 염료를 입히고 짧은 파동의 펄스 빛을 조사하자, 맨눈으로 확인할 수 없을 정도로 약한 노란색과 녹색의 레이저 광선이 탐지됐다.

특히 구조색이 다른 부위에서도 동일한 파장의 레이저가 방출된 점은 깃털의 미세구조가 일정한 공진기 역할을 하고 있음을 시사한다.

다만 연구는 레이저 신호의 일관성을 완전히 설명하지는 못했다.

구조색 전문가인 마르코 지랄도 콜롬비아 안티오키아대 교수는 “이 현상을 설명하려면 깃털의 공진기 구조가 나노미터 수준의 정밀도로 형성돼야 한다”고 지적했다.

도슨 교수는 “공작 깃털을 이용해 레이저를 만들 수 있다고 해서 실제 공작이 이 기능을 활용한다는 뜻은 아니다”라 전했다.

그는 “생체 재료로 구현되는 레이저는 인체 삽입이 가능한 차세대 의료 영상 및 치료 기술로 확장될 가능성이 있다”고 설명했다.

이어서 “인류의 기술적 성취 상당수는 이미 생물이 진화를 통해 개발했을 수 있다”고 덧붙였다.

이번 연구 결과는 7월 1일 국제학술지 ‘사이언티픽 리포츠’에 공개됐다.