속보
VIP
통합검색

UNIST 이종원 교수팀, 유해 물질 감지 메타표면 개발

  • 뉴스1 제공
  • 카카오톡 공유하기
  • 카카오톡 나에게 전송하기
  • 페이스북
  • 트위터
  • 네이버
  • 카카오스토리
  • 텔레그램
  • 문자
  • 2020.12.17 12:02
  • 글자크기조절
입사되는 빛의 원편광 회전 방향에 따라 빛 파장을 선택적으로 바꾸는 새로운 메타표면을 개발한 UNIST 전기전자공학과 이종원 교수팀.© 뉴스1
입사되는 빛의 원편광 회전 방향에 따라 빛 파장을 선택적으로 바꾸는 새로운 메타표면을 개발한 UNIST 전기전자공학과 이종원 교수팀.© 뉴스1
(울산=뉴스1) 김기열 기자 = 장파장 중적외선 레이저빔을 중파장으로 바꾸는 새로운 기술이 국내 연구팀에 의해 개발됐다.

UNIST는 전기전자공학과 이종원 교수팀이 입사되는 빛의 원편광 회전 방향에 따라 빛 파장을 선택적으로 바꾸는 새로운 메타표면을 개발했다고 17일 밝혔다.

메타표면은 빛 파장보다 훨씬 크기가 작은 인공구조물인 '메타아톰'이 표면에 빼곡하게 배열된 평면 구조체다.

개발된 메타표면에 입사된 빛은 원편광 회전 방향에 따라 그 파장이 1/2(우원편광) 또는 1/3(좌원편광)로 크기로 줄어든 새로운 파장의 빛으로 변환된다.

이 특성을 이용하면 상용화된 장파장 중적외선 레이저 빛을 메타표면에 쏘아 파장이 짧은 중파장 중적외선 영역 빛을 쉽게 얻을 수 있다.

중적외선은 눈에 보이지 않는 적외선의 한 종류로 유해 물질의 성분 등을 분석하는 데 쓰이는 빛이다.

중적외선을 이용한 흡수분광분석은 물질 분석법 중 가장 높은 정확도와 식별력 갖지만 기존의 중적외선 영역 빛을 내는 레이저 광원(light source)은 나노미터 두께의 반도체를 수천 겹 가량 쌓아 만들기 때문에 제조 과정이 까다롭고 비용도 많이 든다.

연구진이 개발한 메타표면을 쓰면 하나의 중적외선 레이저로 중적외선(3~12μm) 대부분 영역을 포함하는 빛 생성이 가능하다.

상용화된 9-12μm(마이크로미터, 10-6m) 가변파장 중적외선 레이저 빛의 우원편광 성분으로는 4.5~6μm의 파장 대역 빛을, 좌원편광 성분으로 3~4(μm) 파장 대역 빛을 만들 수 있기 때문이다.

또 두 종류의 파장변환 (1/2 및 1/3 파장변환)에 대해 동시에 최대값인 1에 가깝고 효율도 기존 대비 100배 이상 향상됐다.

특히 메타표면은 여러 층으로 구성된 아주 얇은 반도체(다중양자우물)위에 2종류의 특이한 기하학적 구조(깨진 거울 반전 대칭 구조)를 갖는 메타아톰이 배열된 형태로 빛의 위상도 이 메타아톰을 회전시켜 원하는 대로 바꿀 수 있다는 장점이 있다.

이 교수는 "이번 연구에서 개발된 메타표면은 광대역 중적외선 광원뿐만 아니라 고효율 비선형 홀로그램, 초고감도 카이랄 센서, 비선형 광 정보처리 소자 등 다양한 신개념 평면 광학 소자에 응용할 수 있을 것"이라고 기대했다.

한국연구재단 중견연구자지원과 나노?소재 기술개발 사업으로 진행된 이번 연구결과는 세계적인 학술지 나노 레터스 (Nano Letters) 11월 11일자로 출판됐다.

<저작권자 © 뉴스1코리아, 무단전재 및 재배포 금지>



머니투데이 주요뉴스

잠실 아파트 바닥 찍었다?…4개월만에 5.4억 올랐다

네이버 메인에서 머니투데이 구독 카카오톡에서 머니투데이 채널 추가

베스트클릭

오늘의 꿀팁

  • 뉴스 속 오늘
  • 더영상
  • 날씨는?
  • 헬스투데이

많이 본 뉴스

2023 대한민국 사회안전지수
풀민지

포토 / 영상

머니투데이 SERVICE