공작새 깃털로 레이저 만들 수 있다

공작의 꼬리 깃털은 색소 없이도 표면의 미세구조를 통해 선명한 파란색과 녹색 등 다양한 색을 낼 수 있다. 공작 깃털 표면 구조를 활용해 레이저를 구현할 수 있다는 사실이 확인됐다. 게티이미지뱅크 제공

공작은 수컷의 화려한 꼬리 깃털이 특징이다. 과학자들이 공작 꼬리 깃털 표면의 미세구조를 활용해 약한 세기의 레이저를 만들 수 있다는 사실을 확인했다. 동물을 활용해 레이저를 생성한 것은 처음이다.

28일(현지시간) 국제학술지 '사이언스' 보도에 따르면 네이선 도슨 미국 플로리다폴리테크닉대 공학물리학과 교수팀은 공작 꼬리 깃털에 빛을 조사해 노란색과 녹색 두 가지 레이저 광선을 구현할 수 있다는 사실을 확인하고 연구결과를 7월 1일(현지시간) 국제학술지 '사이언티픽 리포츠'에 공개했다. 

공작 깃털은 색소 없이도 표면 미세구조를 통해 특정 파장의 빛을 반사하는 '구조색'을 낸다. 선명한 파란색과 녹색, 무지갯빛 스펙트럼 등 색소로는 구현하기 힘든 색을 구현할 수 있다.

레이저는 보통 공진기라는 장치 내에서 빛을 계속 반사시키며 증폭·정렬해 구현된다. 파장과 진행 방향 등이 동일한 광자를 계속 생성하는 방식이다. 연구팀은 인도공작(학명 Pavo cristatus) 수컷의 꼬리 깃털 미세구조가 레이저의 공진기 역할을 할 수 있는지 확인하는 실험을 설계했다.

공작 꼬리 깃털에서 마치 눈처럼 보이는 부위인 눈점(eyespot)을 확대한 모습. 게티이미지뱅크 제공

공작 깃털에서 마치 눈처럼 보이는 부분인 눈점(eyespot)에 염료를 염색하고 빛의 짧은 파동인 펄스를 가하자 맨눈으로 확인할 수 없을 정도로 세기가 약한 노란색과 녹색 레이저 광선이 탐지됐다. 구조색이 달라 미세구조도 다를 것으로 예상되는 부위에서 동일한 파장의 레이저가 방출됐다는 점도 특징이다.

구조색 연구자인 마르코 지랄도 콜롬비아 안티오키아대 교수는 이번 연구가 레이저 현상을 일으키는 미세구조를 명확히 식별하지 못했다고 지적했다. 레이저 신호의 일관성을 설명하려면 깃털의 공진기 구조가 나노미터(nm, 10억분의 1m)보다 작은 오차로 형성돼야 한다.

공작 깃털로 레이저를 만들 수 있다고 해서 공작이 이를 활용한다는 뜻은 아니다. 도슨 교수는 "생체 재료로 구현되는 레이저를 연구하면 체내에 안전하게 삽입할 수 있는 재료로 레이저를 생성해 의료 영상이나 차세대 치료 기술에 응용할 수도 있다"고 설명했다.

그는 "인간에게 유용한 기술적 성취 대다수는 어딘가의 생물이 진화를 통해 이미 개발했을 수 있다"고 밝혔다. 

<참고 자료>
- doi.org/10.1038/s41598-025-04039-8

[이병구 기자 2bottle9@donga.com]