국내 연구팀이 메타물질을 이용해 광학 다이오드 빛의 흐름을 제어하는데 성공했다.

메타물질은 자연계에 존재하지 않는 특성을 구현하기 위해 빛의 파장보다 매우 작은 크기로 만든 금속이나 유전물질로 설계된 메타 원자(meta-atom)의 주기적인 배열로 이뤄진 인공물질. 

포스텍 기계공학과·화학공학과 노준석 교수와 기계공학과 통합과정 김민경씨는 비대칭 메타물질을 이용해 빛을 한 방향으로 흐르게 하는 광학 다이오드를 개발했다.

이번 연구성과는 광학 분야 국제 학술지인 어드밴스드 옵티컬 머터리얼스(Advanced Optical Material)를 통해 발표됐다.

또 9월 가장 많은 다운로드를 기록한 논문으로 선정됐다.

연구팀은 대칭적으로 흐르는 광학 다이오드의 빛을 메타 물질을 이용해 비대칭적으로 흐르게 하는데 성공했다.

빛을 한 방향으로 흐르게 해 빛의 흐름을 제어할 수 있어 나노 디바이스에서 불필요한 빛의 회절 한계를 극복할 수 있게 됐다.

초고속 광학 컴퓨팅은 물론 반도체 공정에서 광 집적 회로를 구현할 수도 있게 됐다.

메타 물질 이용은 그 동안 낮은 주파수에만 해당하거나 작동 영역대가 좁았다.

하지만 이번 연구는 근적외선 영역인 100~200THz 영역대에서 사용할 수 있어 실생활에서 응용, 적응 가능할 것으로 기대를 모은다.

노준석 교수는 "일반적인 다이오드에 상응하는 광학 다이오드를 제시한다는 점에서 의미가 있다"며 "소형화된 장치를 만들 수 있어서 실생활 응용이 기대된다"고 밝혔다.

한편 이 연구는 미래창조과학부와 한국연구재단이 지원하는 신진연구자 지원 사업, 선도연구센터(ERC) 사업, 글로벌 프런티어 사업, 글로벌 박사 펠로우십의 지원을 통해 수행됐다.

포항=성민규 기자 smg511@hanmail.net