[스크랩] 나노미터 단위로 빛에너지 모아… 태양의 100만배

나노미터 단위로 빛에너지 모아… 태양의 100만배

 

캘리포니아공대 김명기 박사·주혁 교수 '네이처 포토닉스' 논문

(서울=연합뉴스) 임화섭 기자 =

입력시간 : 2012.12.10 05:40:46

수정시간 : 2012.12.10 05:40:46

빛을 나노미터(nm·10억분의 1m) 수준의 좁은 면적에 집중시켜 에너지 밀도가 태양 표면의 100만배에 이르도록 하는 실험이 성공했다.

미국 캘리포니아공과대 전기공학과 주혁 교수가 이끄는 연구팀은 이런 연구 성과를 담은 논문을 유력 학술지『네이처 포토닉스』12월호에 발표했다고 10일 밝혔다.

빛을 어느 정도 수준까지 집중시키는 것은 그다지 어렵지 않다. 볼록렌즈를 이용한 돋보기가 바로 그런 예다.

그러나 빛의 파장보다 작은 수준으로 초점을 정확하게 맞추는 것은 매우 어려운 일이다. 빛은 파동이기 때문에 빛의 파장보다 작은 크기에서는 '회절'(回折·에돌이·diffraction)이라는 현상의 영향으로 직진성이 현격히 떨어지기 때문이다.

연구팀은 이를 극복하기 위해 특수한 반도체 제작 기술을 고안하고 이를 이용해 빛을 14nm×80nm의 좁은 물리적 면적에 모으는 데 성공했다.

실제 집속된 빛의 효과 넓이(effective area)는 100n㎡, 즉 '나노미터 수준'인 10nm×10nm이었다. 이는 사람 머리카락 단면적의 1억분의 1에 해당한다.

빛의 집속 효율은 약 74%였는데 이는 지금까지 반도체 칩 위에 제작된 광집속장치에서 구현된 것 중 가장 높은 값이라고 주 교수는 설명했다.

이처럼 극도로 작은 넓이에 효율적으로 빛을 집중했기 때문에 집속된 빛의 에너지 밀도는 태양 표면 에너지 밀도의 100만배 이상이었다.

주 교수는 "이 기술은 정보통신, 데이터 저장, 영상의학, 반도체 공정 등 다양한 분야에 응용될 수 있을 것으로 예상된다"고 설명했다.

데이터 통신과 정보 처리 속도를 THz(테라헤르츠·1초당 1조번) 수준으로 높이고 하드디스크의 면적당 용량을 현재의 100배로 늘리는 데 이 기술이 적용될 수 있을 것으로 그는 전망했다.

또 전자 현미경 대신 직접 빛을 이용해 분자 이하 크기의 고해상도 이미지를 얻고 반도체 공정을 현재의 수십nm 수준에서 수nm 수준으로 발전시키는 데도 이 기술이 활용될 수 있을 것이라고 주 교수는 덧붙였다.

이 논문의 공동 제1저자는 주혁 교수와 박사후 연구원인 김명기 박사이며, 공동 교신저자는 주 교수와 캘리포니아대(UC) 버클리의 엘리 야블로노비치 교수다.

주 교수와 김 박사가 재직중인 캘리포니아공과대의 홈페이지(www.caltech.edu)는 지난 주부터 첫 화면의 최상단에 '빛의 점(Point of Light)'라는 제목으로 이 연구성과를 설명·홍보하고 있다.

출처 : 학성산의 행복찾기

글쓴이 : 학성산 원글보기

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