포스텍은 노준석 기계공학과·화학공학과 교수 연구팀이 연세대 미래캠퍼스 의공학부와 함께 근적외선 영역대에서 효율이 높은 광스핀홀 효과를 처음으로 구현했다고 8일 밝혔다.

‘더 세고 더 멀리’ 스핀하는 적외선을 찾아낸 것으로 광스핀홀 효과란 빛이 굴절할 때 입사 평면에 수직인 방향으로 빛이 이동하는 현상을 말하고 경계면에 대한 정보를 담고 있어 정밀 측정 기반 기술로 각광 받고 있다.

빛이 경계면에서 투과하거나 반사하면 두 갈래로 갈라지는데 광스핀홀 효과를 증가시키고자 할수록 투과하거나 반사하는 빛의 세기가 약해지며 효율이 낮아졌다.

효율을 높이고자 하는 연구가 진행된 바 있으나 3차원의 복잡한 형상이 필요하고 이를 제작할 수 있는 공정이 없었다.

작동 영역도 파장이 비교적 긴 마이크로웨이브 영역으로 한정돼 있었다.

이에 연구팀은 빛의 경로를 자유자재로 바꿀 수 있는 메타표면으로 파장이 800나노미터(nm, 1nm=10억분의 1m)인 근적외선 영역에서 광스핀홀 효과를 구현했다.

수소화된 비정질 저손실 실리콘 재료로 만들어진 이 메타표면은 단층 구조로 크기가 작지만 빛의 큰 변화를 유도한다.

이 결과 빛의 이동량이 파장의 10배를 넘으면서도 효율이 70% 이상에 달하는 광스핀홀 효과를 확인했다.

노준석 교수가 지난 2013년 최상위 국제학술지 ‘사이언스(Science)’에 발표했던 광스핀홀 효과의 효율이 1%였던 것에 비해 70배가 높아졌다.