거울이 원하는 빛만 골라서 반사한다

POSTECH·성균관대, 메타물질 거울 개발
금나노입자로 만들어 근적외선 굴절률 7.8

포항공과대학교(POSTECH) 화학공학과 이기라 교수팀과 성균관대 화학공학·고분자공학부 권석준·유필진 교수팀이 금나노입자를 조립해 초고굴절률을 보이는 메타물질로 거울을 만들었다. POSTECH 제공

[파이낸셜뉴스] 포항공과대학교(POSTECH) 화학공학과 이기라 교수팀이 성균관대 화학공학·고분자공학부 권석준·유필진 교수팀과 함께 원하는 빛만 '골라서' 반사하는 만능거울을 만들었다.

공기중 빛의 굴절률은 1.0003이지만, 연구진이 만든 만능거울은 근적외선 굴절률이 최대 7.8이 되도록 만들었다. 연구진은 29일 "이 만능거울은 정밀한 반도체 공정이나 고해상도 디스플레이 기술 등에 활용될 수 있다"고 설명했다.

연구진에 따르면, 자연계에 존재하지 않는 성질의 메타물질을 이용해 음(-)의 굴절률 또는 초고굴절률을 가지도록 설계할 수 있다.

우선 연구진은 동그란 금 나노 입자를 조립해 1나노미터(nm, 10억분의 1m) 간격으로 균일하게 배열된 메타물질을 개발했다. 메타물질에 들어오는 빛과의 상호작용이 극대화했다. 이 물질은 가시광선과 근적외선 영역에서 최고 수준의 굴절률을 기록했다. 근적외선 영역에서의 굴절률은 최대 7.8에 이른다.

이 메타물질과 굴절률이 낮은 고분자층을 차곡차곡 쌓아 만든 반사경(DBR)은 특정 파장을 강하게 반사했다.

또한 극도로 높은 굴절률을 설명할 수 있는 플라스모닉 퍼콜레이션 모델 이론을 세웠다. 연구진은 "기존 연구에서 설명할 수 없었던 메타물질의 초고굴절률을 이론적으로 설명함으로써, 향후 관련 연구 분야의 발전이 기대된다"고 말했다.

한편, 이번 연구결과는 국제 학술지 '어드밴스드 머터리얼즈(Advanced Materials)'에 지난 7월 22일 발표됐다.

[e-mail] 김만기 기자