국내 연구진이 그래핀과 인공적 2차원 메타물질을 결합하면 빛의 투과도를 효과적으로 제어한다는 사실을 밝혀냈다. 광메모리 등 다양한 그래핀 광소자에 대한 개발 전망이 밝아졌다. 한국과학기술원(KAIST) 기계공학과 민범기 교수팀은 자체 개발한 2차원 인공 메타물질과 자연에 존재하는 2차원 그래핀을 결합해 빛의 투과도를 효과적으로 제어하는데 성공했다고 10일 밝혔다.
그래핀은 탄소 원자로 이뤄진 흑연의 표면층을 한 겹 떼어낸 단일층 물질로, 전류 전도성, 열 전도성, 기계적 강도 등이 뛰어나다. 하지만 빛의 흡수와 투과를 조절하기 쉽지 않아 광소자 개발에 그래핀을 응용하는 데 어려움이 있었다.
민 교수팀은 자연 상태의 물질에는 없는 특성을 갖도록 고안된 메타물질과 그래핀을 접목해 문제 해결의 실마리를 제시했다.
연구팀은 금으로 만들어진 벌집 모양의 메타물질을 단일층 그래핀 위에 결합하고 전극을 포함한 모든 구조를 아주 얇고 유연한 고분자 기판 안에 집적화했다. 집적된 그래핀 메타물질은 투과되는 빛의 세기와 위상을 효과적으로 제어할 수 있다. 민 교수는 “나노미터 수준보다 얇은 두께에서 빛을 효과적으로 조절, 손톱보다 작은 초소형 광변조기나 광메모리 소자를 개발할 가능성을 열었다”고 설명했다.
이번 연구 결과는 `네이처 머티리얼즈` 온라인판에 실렸다.
윤대원기자 yun1972@etnews.com