KAIST(총장 강성모) 물리학과 김명기, 이용희 교수 연구팀이 빛을 수 나노미터급 영역 안으로 집속시킬 수 있는 초 고광밀도 3차원 갭-플라즈몬 안테나를 개발했다고 15일 밝혔다.
이 연구는 미국화학회 나노분야 저널 ‘나노 레터스(Nano Letters)’ 6월 10일자에 게재됐다. 실험실 논문으로 내놓은 연구 결과물이어서 상용화 여부를 판단하기는 아직 이르다.
빛을 고밀도로 한 곳에 모으는 데는 어려움이 있다. 빛 분산되는 회절현상 때문이다.
연구팀은 집속 이온빔 근접 식각 기술을 도입해 3차원 구조로 4나노미터급 갭-플라즈몬 안테나를 제작했다. 3차원 나노공간(4×10×10㎚3)안으로 빛을 집속시키는 장치다. 입사파와 비교한 빛의 세기는 40만배 이상이다.
연구팀은 금속에서 발생하는 2차조화파 세기도 입사파 빛 세기의 제곱으로 얻는 데 성공했다.
음극선 발광 측정(Cathodoluminescence) 장치를 이용해 빛이 나노 갭 안으로 강하게 집속됨도 확인했다.
연구팀은 데이터 통신과 정보 처리 속도를 테라헤르츠(1초당 1조번) 수준으로 높일 수 있을 것으로 예측했다. 하드디스크 면적당 저장 용량도 현재대비 100배로 늘릴 수 있을 것으로 내다봤다.
김명기 교수는 “전자 현미경 대신 직접 빛을 이용해 분자 이하 크기 고해상도 이미지를 추출하거나 반도체 공정을 수 나노미터 수준으로 발전시키는 기술이 가능할 것”이라고 말했다.
대전=박희범기자 hbpark@etnews.com