“원자 및 분자물리학”은 현대물리학 발전과 역사를 같이하여 온 물리학의 한 분야로서 (1) 원자·분자의 구조 및 (2) 다른 입자와 원자·분자의 상호작용 문제를 다룬다. 우리 주위의 물리학적 연구 대상 대부분이 원자·분자로 이루어진 만큼, 원자 및 분자물리학은 오늘날 많은 첨단 과학기술의 근간이 되는 학문이다. 따라서, 원자·분자물리학은 광학, 레이저 물리, 플라즈마 물리, 응집물리, 방사선물리, 고분자물리, 표면물리, 천체물리, 생물물리, 환경과학 등 많은 과학 및 공학분야를 이해하는 데에 필요한 지식이다. 원자·분자물리학은 원자시계, 고진공 기술, 고출력 레이저 개발, 핵융합, 반도체 산업 등 많은 응용분야뿐만 아니라 최근 국제적으로 큰 관심사로 떠오르는 양자전산(quantum computing) 연구에도 중요한 역할을 하고 있다.


가. 국내 현황: 현재 국내 원자·분자물리학자들의 연구 주제를 요약하면 다음과 같고, 원자·분자물리학이 어떤 학문인가를 아는 데 참고가 될 것이다.


광자와 원자·분자의 상호작용
레이저 분광학
플라즈마 내에서의 원자 현상
내각전자 전이과정을 이용한 X선 레이저
전자와 원자(또는 분자, 이온) 충돌
고출력 레이저를 이용한 고차조화파 발생
원자 광학(원자 포획, 냉각, Bose-Einstein Condensation)
원자계에서의 비선형성과 양자 충돌
광이온화, 다광자 광이온화, 음이온의 광분리 현상

양자전산(Quantum Computing), 양자암호 등의 양자정보학(Quantum Information)

나. 충남대학교 원자물리 연구실 소개: 본 연구실에서는 저에너지 전자와 원자·분자의 상호작용을 연구하고 있다. 전자와 원자·분자의 충돌은 플라즈마, 방전 및 기체레이저, 대기권, 生體 내 등에서 광범위하게 일어나는 현상으로서 이들 분야를 정확하게 이해하는 데에 전자충돌연구는 중요한 역할을 한다. 본 연구실의 중점연구 내용은 다음과 같은 연구를 한다.


(1) 기초 연구: 채워진 궤도를 가진 원자·분자가 저에너지 전자와 충돌하는 경우의 탄성산란 단면적을 측정, 분석한다.
(2) 응용성분자의 전자충돌 연구: 반도체 플라즈마 공정에는 여러 가지 분자들이 많이 쓰이며, 따라서 이 분자들의 전자충돌단면적, 특히 낮은 입사전자에너지 영역에서의 단면적은 공정 플라즈마 모델링에 필수적인 데이터가 된다.
(3) 생체분자의 전자상호작용: 방사선과 같이 높은 에너지의 입자가 생체(生體)에 입사하면 이차전자(secondary electron)가 다량 생성되는데, 이 전자들이 생체분자와 상호작용하는 과정을 이해하면 인체의 방사선 치료 등에 대한 이해를 증진시킬 수 있을 것이다.


전망 : 최근 미국 National Academy of Science는 "새 시대의 물리학 (Physics in a new era)"이라는 제목으로 21세기 초에 중요한 연구내용과 교육방향 등에 대한 보고서를 발간한 바 있다. 이 보고서는 네 가지 중요한 연구내용을 지목했는데, 그 중에는 "양자조작과 신물질 (quantum manipulation and new materials)" 및 "기본 법칙과 대칭성 (fundamental laws and symmetries)"이 포함되어 있다. 이들은 모두 원자·분자물리학의 중요한 연구대상으로서 새 시대에 있어서 원자·분자물리학의 중요성을 나타내 주며, 이는 원자·분자 물리학자나 원자·분자물리학분과의 역할이 증대되어야함을 의미한다.