KAIST 전기 및 전자공학부 장민석 교수 국제 공동 연구팀이 그래핀 나노층 구조에 천 배 넘게 응축돼 가둬진 중적외선 파동의 이미지를 세계 최초로 관측했다고 3일 밝혔다.
연구팀은 수 나노미터 크기의 도파로에 초고도로 응축된 그래핀 플라즈몬을 이용했다. 그래핀 플라즈몬이란 나노 물질 그래핀의 자유 전자들이 전자기파와 결합해 집단으로 진동하는 현상을 말한다. 최근 이 플라즈몬들이 빛을 그래핀과 금속판 사이에 있는 아주 얇은 유전체에 가둬 새로운 모드를 만들 수 있다는 사실이 밝혀졌다.
공동 연구팀은 새로운 실험 기법과 나노 공정 방법론을 제안했다. KAIST 전기및전자공학부의 장민석 교수와 메나브데 세르게이 박사 후 연구원은 민감도가 매우 높은 산란형 주사 근접장 광학현미경을 이용, 나노미터 단위의 도파로를 따라 진동하는 AGP를 세계 최초로 직접적으로 검출했고 중적외선이 천 배 넘게 응축된 현상을 시각화했다.
해당 나노 구조들은 미국의 미네소타 대학의 전자 및 컴퓨터 공학부의 오상현 교수팀이 제작했으며, 그래핀은 성균관대학교의 IBS 나노구조물리연구단 이영희 연구단장팀이 합성했다.
AGP는 초고도로 응축된 전자기장을 통해 분자와 빛의 상호작용을 크게 높일 수 있으며 결국 한 개의 분자로도 작동하는 단분자 검출 기술을 가능하게 한다.
이번 연구 결과는 AGP가 중적외선 영역에서 작동하는 다른 그래핀 기반의 메타 표면, 광학적 스위치, 다양한 광전류 장치 등을 대체할 수 있을 것이으로 기대된다.
[전국매일신문] 대전/ 정은모기자
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