빛 제어해 철통 보안기술 개발
빛 제어해 철통 보안기술 개발
  • 이시형
  • 승인 2021.01.26 21:40
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포스텍 노준석 교수 연구팀
빛 위상정보·세기 조절 성공
초박막 메타표면 구조체 개발
초소형 보안장치 구현 기대감
포스텍-노준석교수
노준석 교수
POSTECH(포항공과대학교, 총장 김무환) 연구팀이 빛의 위상정보와 세기를 자유자재로 조절할 수 있는 ‘초박막 메타표면 구조체’를 개발해 차세대 광소자 개발에 한 걸음 다가섰다.

POSTECH 기계공학과·화학공학과 노준석 교수 (교신저자) 연구팀은 프랑스국립과학연구원(Centre National de la Recherche Scientifique, CNRS) 패트리스 게네벳(Patrice Genevet) 박사 (교신저자) 연구팀과 함께 고해상도 전자빔 리소그래피를 활용해 적층형 메타표면을 제작하고 저출력 레이저에서도 강한 비선형 효과를 유도하는 데 성공했다고 26일 밝혔다. 이번 연구의 성과는 물리분야 권위지 ‘피지컬 리뷰 레터스(Physical Review Letters)’에 2021년 1월 22일 게재됐다.

연구팀은 지금까지 연구돼왔던 단일층 메타표면과 다르게 여러 층의 메타표면이 겹층을 이루는 ‘적층형 메타표면’을 만들었다. 10nm의 해상도로 구조체의 크기를 조절할 수 있는 전자빔 리소그래피를 이용해 2차 조화파의 주파수를 미세하게 조절할 수 있도록 했다.

이렇게 제작된 적층형 메타표면은 각 층에서 서로 간섭효과를 통해 비선형 현상을 증대시켰고, 증대된 제2차 조화파의 크기는 층수의 제곱에 비례했다. 즉, 3층 구조는 9배 강한 2차 조화파를 발생시켰고, 5층 구조는 25배 강한 제2차 조화파를 보였다. 또한, 구조체의 크기 및 모양이 편광에 따라 다양한 제2차 조화파의 주파수를 유도해낸다는 특징이 보였다.

또 나노 구조체의 크기를 미세하게 조절할 수 있는 전자빔 리소그래피 기술은 적층형 메타표면에서 나오는 제2차 조화파의 주파수 영역을 변화시킬 수 있다. 이를 이용해 특정 주파수에만 정보를 보여주는 메타표면을 만든다면, 광학 보안기술로써 활용 가치가 높다. 특히, 저출력 레이저에서도 제2차 조화파 주파수를 발생시키는 적층형 메타표면을 활용한 보안기술은 배터리의 크기를 줄일 수 있어 초소형 보안장치로도 개발될 수 있을 것으로 기대된다.

연구를 주도한 교신저자 노준석 교수는 “전자빔 리소그래피의 적층 방식을 이용하여 나노 단위의 적층형 3차원 메타표면을 오차 없이 정교하게 구현하는 것은 세계 최고 수준의 나노 공정 기술이 적용된 것”라며 “이번에 제안된 적층형 메타표면이 편광에 따라 다른 비선형 효과를 보여준다는 점을 활용하면, 편광에 따라 다른 정보를 보여주는 보안기술에 적용할 수 있다”고 말했다.

포항=이시형기자 lsh@idaegu.co.kr
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