[어니스트뉴스=손시훈기자] 표면 플라즈몬을 이용한 3차원이며 나노크기의 레이저 발생장치가 국내 연구자의 주도 하에 미국·프랑스 연구팀과 공동으로 개발되었다.
  * 표면 플라즈몬(surface plasmon) : 빛과 전자가 결합되어 금속의 표면을 따라 집단적으로 진동하는 새로운 파동
  * 3차원 레이저 발생장치 : 3차원 공간상에서 빛을 가두어 만든 레이저로서 가장 발전된 형태의 레이저 발생장치임.

고려대 박홍규 교수(35세)와 권순홍 박사의 주도 하에, △미국 하버드대 화학과 △카이스트 물리학과 △프랑스 CNRS(국립학술연구원) 연구팀이 참여한 이번 연구는 교육과학기술부(장관 안병만)와 한국연구재단 (이사장 박찬모)이 추진하는 리더연구자지원사업(창의적 연구)의 지원을 받아 수행되었고, 연구 결과는 나노 분야 최고 권위의 학술지인 ‘나노 레터스(Nano Letters)’ 온라인 속보(8월 12일자)에 게재되었다.

(왼쪽) 500nm 반경의 원반모양 3차원 극미세 표면 플라즈몬 레이저 발생장치의 전자현미경 사진과 개념도.
(오른쪽) 극미세 나노레이저의 측정된 광학 특성.

박홍규 교수 연구팀은 자체 개발한 기술로, 기존 레이저 발생장치가 작아질 수 있는 물리적 한계점보다 더 작은 3차원이며 나노 크기의 극미세 레이저 발생장치 개발에 성공하였다.

지금까지 학계에서는 물리적인 한계로 빛의 파장보다 작은 극미세 레이저를 구현하는 것은 불가능하다고 여겨왔으나, 연구팀은 빛과 전자가 결합된 표면 플라즈몬이라는 새로운 개념을 도입하여 이 한계를 극복한 3차원 극미세 레이저 발생장치를 개발하였다.

박 교수팀은 독창적인 기술로, 은(silver) 표면을 매우 매끄럽게 만들어 광학적인 손실을 최소화할 수 있는 은 나노 구조체를 제작하고, 이 나노 구조체에서 발생하는 레이저 빛을 극저온(-265도)에서 상온(20도)까지 온도를 바꿔가며 광학적 특성을 관찰·분석한 결과, 연구팀이 개발한 레이저 빛이 표면 플라즈몬에 의한 현상임을 규명하였다.

이번 연구는 표면 플라즈몬을 근본적으로 이해할 수 있는 중요한 결과일 뿐만 아니라, 플라즈몬을 이용한 차세대 나노광산업의 핵심 기술을 개발한 것이다.

박 교수팀이 개발한 3차원 극미세 레이저 발생장치를 이용하면, 손톱보다 작은 컴퓨터 등 집적도가 높은 미래 광컴퓨터 개발을 앞당길 수 있을 전망이다.
  * 집적도(集積度) : 한 변이 수 밀리미터(mm)인 실리콘 등의 칩(chip) 위에 반도체 기술을 이용하여 트랜지스터나 다이오드 등의 부품으로 회로를 구성할 때 칩 한 개당 소자(素子)의 수로, 집적도를 높이면 효율성도 커져 현재 컴퓨터의 크기를 획기적으로 줄일 수 있음

일반적으로 나노기술을 이용하여 소자의 크기를 작게 만들수록, 이를 작동하는데 필요한 전력소비량도 적어진다. 그러나 전자 소자들은 크기가 작아지면 전력의 상당부분을 불필요한 열로 빼앗겨 오히려 전력소비량이 증가하는 단점이 있었다.

그러나 연구팀이 개발한 극미세 레이저 발생장치는 크기를 줄여도 열 문제가 발생하지 않아 전력소비도 줄이면서 빛의 속도로 정보를 처리할 수 있다.

박홍규 교수는 “이번에 개발된 극미세 나노레이저를 이용하면 다양한 광소자들을 높은 집적도로 결합시킬 수 있고, 10년 내에 매우 작은 크기의 빛으로도 작동하는 광컴퓨터도 개발할 수 있을 것으로 기대한다”고 연구의의를 밝혔다.

어니스트뉴스 honest-news@kakao.com
저작권자 ⓒ HNN 어니스트뉴스 (www.Honestnews.co.kr) 무단전재 및 재배포 금지