테라파는 인체에 무해한 파장 대역이면서 인체 내의 여러 세포가 방출하는 빛의 파장대이기 때문에 의료 장비나 보안, 검색 장비 등 응용 사례가 늘고 있다.

연구팀은 이 연구에서 금속 표면에 만든 수십㎚ 크기의 나노 구멍이 마치 깔때기를 통해 물이 통과하는 것처럼 빛을 집속시켜 통과시킨다는 사실을 알아냈다.

빛이 금속 나노 구멍을 통과할 때 금속표면에 전자들이 집단으로 진동하면서 구멍 주변에 전하들이 모이고 이렇게 모인 전하가 아주 큰 전기장을 형성하며 이렇게 형성된 큰 전기장이 빛을 집속시키고 투과시키는 ‘깔때기 효과’를 일으킨다는 것.

물이 깔때기를 통과할 때는 좁아진 곳에서 물의 속도가 빨라지지만 빛의 경우에는 속도가 빨라질 수 없기 때문에 빛의 에너지밀도(세기)가 그만큼 높아진다.

김 교수는 “파장의 1만분의 1 밖에 안되는 구멍을 통과할 때 빛은 세기가 원래보다 1억배나 강한 어마어마한 집속도를 갖게 된다”면서 “이런 센 빛은 비선형성 유도나 얇은 박막 연구, 플라즈몬을 이용한 태양전지 효율 향상 등에 사용될 수 있다”고 말했다.

/economist@fnnews.com이재원기자