메타물질 제조 공정 모식도.사진제공=한국연구재단
[대전=일요신문] 박하늘 기자 = 미래창조과학부는 한국과학기술원 김상욱 교수팀이 나노 미터 수준에서 소재를 원하는 모양과 패턴으로 만들 수 있는 분자조립제어 원리를 이용, 빛의 굴절률을 광범위하게 조절할 수 있는 메타소재를 개발했다고 6일 밝혔다.
태양전지나 디스플레이 같은 광전자 소자에서 굴절률은 에너지 효율과 직결된다. 일반적으로 굴절률은 재료의 특성에 따라 결정되는 것으로, 재료의 세밀하고 정확한 광학적 설계로는 그 제어에 한계가 있다.
김상욱 박사팀은 분자조립제어 기술로 나노미터 수준의 금속 입자를 형성해 투자율의 변화를 최소화했으며 금속나노입자 사이의 간격 조절로 전자장의 세기를 조절, 다양한 굴절률을 확보했다.
박사팀은 이 물질로 가시광선이 5이상의 높은 굴절률을 가질 수 있음을 세계 최초로 증명했다.
연구팀은 광전자 소자의 성능 향상과 함께 더욱 낮은 파장대에서 같은 원리가 적용될 경우 높은 해상도를 가지는 현미경, 반도체 장비 개발에 기여할 것으로 예상하고 있다.
김상욱 교수는 “이 기술로 지금까지 불가능했던 초고배율의 현미경이나 초고해상도 반도체 장비 등의 새로운 과학 장비를 위한 아이디어도 제시할 수 있을 것”이라고 말했다.
이번 연구성과는 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션스(Nature Communications)’ 9월29일자 온라인 판에 게재됐다.
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