▲(좌) 수축공정을 실시하기 전 분자제어조립 기술을 통해 형성된 금속나노입자 (우) 수축공정 후 매우 근접한 금속나노입자에 대한 주사 전자 현미경 이미지/사진=연구팀 제공

[헬로티]

한국 연구팀이 가시광선 영역에서 굴절률을 5 이상 확보해 광범위하게 물질의 굴절률을 조절할 수 있는 메타소재를 개발했다. 이를 통해 앞으로 초고배율 현미경, 초고해상도 반도체 장비 등 새로운 광학 장치 개발이 가능해질 전망이다.

미래창조과학부는 10일 분자 간의 힘을 이용해 나노 미터 수준에서 소재의 원하는 모양과 패턴을 제조할 수 있는 분자조립제어 원리를 기반으로 빛의 굴절률을 광범위하게 조절할 수 있는 메타소재를 개발하는데 성공했다고 밝혔다.

김상욱 교수(한국과학기술원) 연구팀은 미래창조과학부 기초연구사업 및 나노·소재원천기술개발 사업의 지원으로 연구를 수행했다.

논문에 따르면 물질의 굴절률을 임의로 조절할 수 있다는 것은 빛의 움직임을 원하는 형태로 설계할 수 있음을 뜻한다. 때문에 태양전지나 디스플레이 같은 광전자 소자에서 굴절률의 설계는 소자의 성능과 직결된다.

연구팀은 "분자조립제어 기술을 통해 금속 나노입자간의 간격을 수 나노미터 수준으로 정밀하게 조절한 메타소재를 설계했다"며 "이 물질을 통해 가시광선이 5 이상의 높은 굴절률을 가질 수 있음을 세계 최초로 증명했다"고 설명했다.

이번에 개발된 메타소재의 금속 나노입자 간 간격은 5nm 이하로 균일하여 굴절률의 정밀한 조절이 가능하다. 김상욱 교수는 "가시광선의 움직임을 조절할 수 있다는 것은 지금까지 불가능했던 초고배율의  현미경이나 초고해상도 반도체 장비 등의 새로운 과학 장비를 위한  아이디어도 제시할 수 있을 것"이라고 강조했다. 

이 연구논문은 해외 학술지 '네이처 커뮤니케이션스' 온라인판에 9월29일자로 게재됐다.

오수미 기자 (sum@hellot.net)