원하는 빛만 골라 반사하는 만능거울이 개발됐다. 반도체 공정이나 고해상도 디스플레이 개발 공정에 활용할 수 있을 전망이다.
포스텍(POSTECH·총장 김무환)은 이기라 화학공학과 교수 연구팀이 성균관대 화학공학·고분자공학부 권석준·유필진 교수 연구팀과 공동연구를 통해 초고 굴절률 메타물질을 개발, 이 메타물질과 고분자를 결합한 반사경을 제작했다고 29일 밝혔다.
자연계에 존재하지 않는 성질을 띠는 메타물질은 음(-)의 굴절률 또는 초고 굴절률을 갖도록 설계할 수 있다. 다만 굴절률이 높은 메타물질은 아직 설계부터 제작까지 많은 어려움이 따랐다.
연구팀은 동그란 금 나노 입자를 조립해 1나노미터(㎚) 간격으로 균일하게 배열된 메타물질을 개발했다. 입사하는 빛과의 상호작용이 극대화된 이 물질은 가시광선·근적외선 영역에서 최고 수준의 굴절률을 기록했다. 근적외선 영역에서의 굴절률은 무려 7.8에 이른다.
이러한 메타물질과 굴절률이 낮은 고분자층을 차곡차곡 쌓아 만든 반사경(DBR)은 특정 파장을 강하게 반사하는 것으로 조사됐다. 나아가 연구팀은 극도로 높은 굴절률을 설명할 수 있는 플라스모닉 퍼콜레이션 모델 이론을 세웠다. 기존 연구에서 설명할 수 없었던 메타물질의 초고 굴절률을 이론적으로 설명했다. 향후 관련 연구 분야 발전에 기여할 전망이다.
이번 연구성과는 정밀한 반도체 공정이나 고해상도 디스플레이 기술 등에 활용될 수 있어 학계와 산업계의 관심을 끌고 있다.
연구성과는 최근 국제 학술지 '어드밴스드 머터리얼즈'에 게재됐다. 연구는 삼성미래기술육성사업과 한국연구재단의 지원을 받아 이뤄졌다
포항=정재훈기자 jhoon@etnews.com
