포스텍 기계공학과‧화학공학과 노준석 교수‧박사과정 이다솔 씨팀이 메타표면을 레이저 스캐닝 현미경에 적용, 해상도를 높이는 이미징 플랫폼을 제시해 관심을 모으고 있다.

메타표면은 나노 사이즈의 구조체들을 배열해 만든 작고 얆은 구조체로 빛을 정교하게 조절할 수 있다.

연구팀은 이런 특징을 레이저 스캐인 현미경에 적용, 축 해상도를 증가시키는 결과를 얻었다.

레이저에서 입사되는 빛과 메타물질에서 반사되는 빛의 간섭효과를 조절해 아주 작은 영역의 데이터, 즉 축 해상도가 증가된 이미지를 얻을 수 있게 된 것.

이렇게 얻은 2차원의 이미지를 쌓아 올리면 정교한 3차원 이미지를 구현할 수 있다.

지금까지 아주 작은 분자나 세포 속까지 관찰하기 위해서는 광학 현미경에 디지털 마이크로미러 디스플레이(DMD)나 스페이셜 라이트 모듈레이터(SLM) 같은 전자 장비를 적용해야 했다.

하지만 메타표면을 활용하면 수 억원을 호가하는 값비싼 전자 장비를 대체, 수 만원대의 비용으로 초고해상도 현미경(10nm 미만)과 광학 현미경(150~200nm) 사이에 있는 100~150nm 크기의 물체를 관찰할 수 있다.

이 기술은 생물, 나노, 의학, 병리학 등 다양한 분야에서 생물·물리 현상을 규명하는데 활용될 것으로 전망된다.

이번 연구 성과는 광학·물리 분야 학술지 옵티컬 머터리얼스 익스프레스(Optical Materials Express)와 어플라이드 피직스 레터스(Applied Physics Letters)를 통해 소개됐다.

노준석 교수는 "이번 연구는 메타물질의 새로운 응용 분야를 개척한 것"이라며 "앞으로 초박막 메타표면의 장점을 활용해 집약된 이미징 시스템이나 광학 소자 개발에 적용할 수 있을 것으로 기대된다"고 전했다.

포항=성민규 기자 smg511@hanmail.net