2021.01.15 (금)

  • 맑음동두천 -1.3℃
  • 맑음강릉 2.2℃
  • 맑음서울 3.5℃
  • 맑음대전 2.6℃
  • 맑음대구 5.0℃
  • 맑음울산 5.9℃
  • 맑음광주 8.4℃
  • 맑음부산 7.5℃
  • 맑음고창 7.6℃
  • 맑음제주 9.5℃
  • 맑음강화 0.4℃
  • 맑음보은 -1.8℃
  • 맑음금산 -0.7℃
  • 구름조금강진군 2.4℃
  • 맑음경주시 -0.8℃
  • 구름조금거제 5.6℃
기상청 제공

POSTECH 노준석 연구팀, 수직 적층형 하이퍼볼릭 메타물질 이용해

광스핀홀 효과 최초 구현
미국화학회(ACS) 저널 표지논문 게재

볼링을 칠 때, 볼에 스핀을 넣어 투구하면 커다란 활모양의 궤적을 만드는 것을 볼 수 있다. 이런 커브볼은 핀을 쓰러뜨리는 파괴력이 가장 좋으나 투구는 어렵다. 이런 현상은 빛에서도 일어나는데, 최근 국내 연구팀이 메타물질을 활용해 ‘광스핀홀 효과’를 수십 배 이상 증가시킬 수 있다는 결과를 내놓았다.

POSTECH(포항공과대학교, 총장 김무환) 기계공학과‧화학공학과 노준석 교수, 박사과정 김민경씨, 이다솔씨 팀이 인공적으로 디자인된 메타물질‧메타표면을 이용해 광스핀홀 효과를 증가시킴으로써 파장의 수 배 또는 수십 배 이상의 빛을 이동시킬 수 있음을 최초로 구현했다. 이 연구 성과는 최근 광학 분야 국제학술지 'ACS 포토닉스(ACS Photonics)' 표지논문으로 게재됐다.

광스핀홀 효과는 빛이 굴절할 때 입사면에 수직한 방향으로 빛이 이동해 나오는 현상을 가리킨다. 이는 눈으로 볼 수 있는 가시광 영역대에서는 수 나노미터(nm, 10억분의 1미터)로 매우 작아 관찰이 어렵다는 단점이 있었다.

지금까지 광스핀홀 효과를 증가시키기 위해 비등방성이 높은 물질인 하이퍼볼릭 메타물질이 연구됐다. 하이퍼볼릭 메타물질은 금속과 비금속을 파장보다 매우 얇은 두께로 쌓아 올린 적층 구조체로, 특정 방향으로는 금속의 성질을, 다른 방향으로는 비금속의 성질을 모두 가지기 때문에 광스핀홀 효과를 높일 수 있다.

그러나 효율과 광스핀홀 효과는 반비례해 높은 효율과 높은 광스핀홀 효과를 동시에 얻을 수는 없었다. 또한 하이퍼볼릭 메타물질을 활용했을 때 효율이 0.1% 미만으로 매우 낮아 실질적 응용이 불가능했다.

연구팀은 기존의 수평 적층형 하이퍼볼릭 메타물질이 아닌 수직 적층형 하이퍼볼릭 메타물질을 이용해 광스핀홀 효과와 그 효율을 높이는 방안을 제시했다. 또한, 수직 적층형 하이퍼볼릭 메타물질은 같은 물질 조합과 두께를 가진 수평 적층형보다 수천 배 이상의 광스핀홀 효과와 수백 배 이상의 효율을 갖는 것을 검증했다.

광스핀홀 효과가 사실상 존재한다는 것은 이론적으로 알고 있었지만 실제로 검출하기는 매우 어려웠다. 이 연구를 통해 수직형 하이퍼볼릭 메타물질을 이용함으로써 광스핀홀 효과를 증대시킬 수 있을 뿐 아니라 목적에 맞게 이용할 수 있음을 확인했다.

연구팀이 제시한 수직 적층형 하이퍼볼릭 메타물질을 활용한 광스핀홀 효과는 다양한 분야에 실질적 응용이 가능하다. 특히 편광에 따른 기능성 광필터, 광센서, 광스위치, 광 분할기(beam splitter) 등의 광소자로 활용 가능해 광집적회로, 광통신 등의 분야에 유용하게 쓰일 수 있을 것으로 기대된다.

노준석 교수는 “이 연구는 수직 적층형 하이퍼볼릭 메타물질을 이용해 광 스핀홀 효과를 구현한 첫 번째 사례이며, 광스핀홀 효과를 높은 효율에서 얻을 수 있다는 것을 처음으로 제시했다”며 “이 연구를 통해 수직 적층형 하이퍼볼릭 메타물질과 광스핀홀 효과에 대한 연구가 더욱 활발해지기를 기대한다”고 말했다.

이 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단 지역혁신선도연구센터(RLRC), 중견연구사업, 글로벌프론티어사업, 미래소재디스커버리사업, 선도연구센터사업(ERC), 글로벌박사양성사업의 지원으로 수행됐다.








[이슈] 이낙연 ‘이익공유제’…“빅테크‧플랫폼 기업, 코로나로 얻은 이익 나눠야”
[폴리뉴스 박응서 기자] 이낙연 더불어민주당 대표가 11일 당 최고위원회에서 “코로나19로 많은 이득을 얻은 계층이나 업종이 이익을 기여해 한쪽을 돕는 다양한 방식을 우리 사회도 논의해야 한다”고 밝히면서 ‘코로나 이익공유제’가 정치권과 경제계의 화두로 떠오르며 공론화되고 있다. 신종 코로나바이러스 감염증(코로나19)으로 발생한 경제 불평등과 양극화를 막아 사회경제적 통합을 이루자는 취지다. 민주당은 13일 ‘코로나 불평등 해소 태스크포스(TF)’를 출범시켰다. 13일 당 최고위원회에서 이낙연 대표는 “민간의 자발적 참여를, 당과 정부는 참여 기업에 인센티브를 제공하는 식으로 지원하는 것을 원칙으로 한다”며 “플랫폼 경제 시대에 적합한 상생협력모델을 개발하자”고 설명했다. 그런데 보수 측 야당인 국민의 힘과 진보 측 정의당 모두 이에 대해 부정적인 반응을 보이고 있다. 여론도 호의적이지 않다. 야당인 국민의 힘은 11일 ‘반시장적 발상’이라고 비판했다. 안혜진 국민의당 대변인은 “포퓰리즘에 의존한 정책에 혈안이 돼 피해 입은 국민과 이득을 본 기업을 이간질하는 상황이 우려된다”고 말했다. 범여권에 속하는 정의당도 12일 오후 국회 소통관 브리핑에서 장혜영 정

[반짝인터뷰] 이헌석 에너지정의연대 정책위원 "한국 핵발전소에서 방사능 절대 새지 않다는 것은 '불가능한 일'"
경주 월성 원전 방사성 물질인 삼중수소 누출 사실이 알려지면서 원전 외부 환경에 영향을 끼치고 있을 가능성이 제기되고 있다. 정의당에서 생태에너지본부장이자 그린뉴딜추진위원회 위원장이기도 한 이헌석 에너지정의연대 정책위원은 "삼중수소가 일본에서만 나올 것이라는 생각은 매우 잘못된 것"이라면서 "우리나라 핵발전소에서 삼중수소가 방류되고 있다는 것은 이미 다 알려진 사실인만큼 이번 기회에 문제들을 정확히 직시할 필요가 있다"고 강조했다. 이 정책위원은 13일 <폴리뉴스>와 전화 인터뷰에서 "마치 일본에서만 삼중수소 오염수가 있고 방류되는 것은 문제라고 얘기하고들 있지만 잘못됐다"며 "애써 불편한 진실을 제대로 알리지 않은 것 뿐"이라면서 이같이 밝혔다. 이 정책위원은 "한국 핵 산업계나 정부는 핵발전소에서 방사능이 절대 새지 않는다고 한다. 사실 그건 정확하지 않은 말일 뿐더러 불가능하다"면서 "그동안 기준치를 갖고 액체나 기체 방사성 물질들을 바닷물이나 공기중으로 계속 방류해왔다"고 설명했다. 그는 "그것은 계획했던 방류기에 기준치보다 아래니까 괜찮다고 해왔던 것이지, 절대 방사능이 누출 되지 않아 문제가 없다는 의미가 아니다"라고 지적했다. 그러면서

[카드뉴스] K뉴딜, 지속가능한 경제사회로의 전환

코로나는 인류에게 공통의 시험문제를 주었다. 新문명의 주인공, 누가 될 것인가? 코로나가 던지는 질문: 인간이란 무엇인가? 마스크 없이 사는 세계 최초의 나라 한국판 뉴딜 전략 삶의 질 1등 국가 -내 삶을 바꾸는 뉴딜, 내 지역을 바꾸는 뉴딜, 한반도의 미래를 바꾸는 뉴딜 새로운 나라, 문명 창조 국가 한국판 뉴딜 자신감을 갖자 변방의 진(秦)은 중국을 창조 후진국 반도국가 그리스는 서양의 기원을 잉태 저지대의 작은 땅 네덜란드, 자본주의와 근대 서양의 시작 한국판 뉴딜로 진화하자 호모 사피엔스(“지혜로운 인간”) 한국판 뉴딜 성공한다면 싱가포르식 선진 시스템 도입 ⇒ 한국 경제규모 3조6천억 달러 실리콘밸리식 혁신 경제 ⇒ 한국 경제규모 6조 달러(세계 3위) 네덜란드식 스마트 팜 ⇒ 한국 농촌 세계 농업 수출 확대 데이터 댐을 통한 국민 건강 부문의 변화 디지털 집현전: 공공도서관을 학교, 마을, 국민들에게 자료의 신속한 디지털화 국가전자도서관의 고도화 → 체계적인 통합 전자도서관 구축 교육판 넷플릭스의 창조 한국판 뉴딜에 대한 우려① 너무 성급한 것 아닌가 -거대한 정책들이 성과를 보이기 위해서는 발전과 진화의 시간 필요(약 5~10년) · 루즈벨트의

[카드뉴스] 코로나19를 예방하는 방법

일상생활에서 5가지 전파위우험 조건에 유의하여 코로나19를 예방하는 방법 계속되는 코로나19 확산세에도 끝까지 방역에 참여하는 시민 여러분! 마스크 착용 유무, 접촉 시간, 환기 상태, 밀집도, 비말 발생 여건 등 5가지 전파위험 조건에 유의하여 일상생활에서 코로나19를 예방합시다. 1. 혼잡한 지하철에서 전화 통화하기 마스크 착용시 : 높음 마스크 미착용시 : 높음 2. 창문을 열어 둔 승용차에서 대화하기 마스크 착용시 : 낮음 마스크 미착용시 : 중간 3. 학교 교실에서 질문에 답하며 수업하기 마스크 착용시 : 중간 마스크 미착용시 : 높음 4. 야외카페에서 차 마시며 대화하기 마스크 착용시 : 낮음 마스크 미착용시 : 중간 5. 사람이 많은 극장에서 영화관람하기 마스크 착용시 : 높음 마스크 미착용시 : 높음 -서울시 공공보건의료재단 제공




배너