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모든 빛에 작동하는 나노 안테나

태양광 발전 등 핵심기술에 사용

2012년 05월 04일(금)

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2012년 05월 04일(금)

교육과학기술부는 한국과학기술원 김봉수·서민교 교수, 고려대 박규환 교수팀이 모든 파장의 빛에서 반응하는 광학 나노 안테나 개발에 성공했다고 지난 3일 밝혔다.

광학 안테나는 빛을 수신해 전자기장으로 변환하거나 그 반대로 전자기장을 빛으로 변환해 송신할 수 있는 나노미터(㎚·10억분의 1미터) 크기의 광학 소자를 말한다.

일반 전파가 아닌 빛을 송·수신하려면 안테나의 크기를 머리카락의 10만분의 1미터 수준으로 매우 작게 제작해야 한다. 그러나 기존의 광학 나노 안테나는 한 가지 파장의 빛에서만 작동, 다양한 파장에서는 송·수신기 역할을 수행하기 어려웠다.

▲ (위) 나노선 안테나의 주사 전자 현미경(SEM) 사진. (아래) 무지갯빛 은 나노선 안테나의 광학 현미경 사진.

공동 연구진은 지금까지 활용하던 나노입자가 아닌 나노선(nano wire)으로 광학 안테나를 제작했다. 연구진은 이 나노선을 가시광 전 영역에서 작동하는 은(銀)을 사용해 제작, 모든 파장의 빛에서 은 나노선 안테나가 잘 작동하도록 했다.

김 교수는 "합성한 은 나노선 안테나는 완벽한 결정구조를 갖고 있으면서 결함이 없고 표면이 매끈해 모든 파장의 빛을 어떤 손실도 없이 송·수신해 효율을 극대화할 수 있다"고 설명했다.

연구진은 은 나노선 안테나에 백색광을 비추면 빛을 송신해 안테나 표면에 집중된 전자기장으로 변환시키고, 이 전자기장을 다시 여러 가지 파장의 빛으로 수신하면 무지개와 같은 화려한 색상이 나타난다는 사실을 확인했다.

김 교수는 "이 기술은 태양광 발전과 극미세 나노센서 등의 핵심기술에 사용될 것"이라고 연구의의를 밝혔다.

이번 연구성과는 나노과학 및 기술 분야의 권위 있는 학술지 '나노 레터스(Nano Letters) 최근호에 실렸다.