국내 연구진이 금속 나노입자 사이 간격을 정밀하게 제어해 물질의 굴절률을 조절하고 다이아몬드의 2배 수준까지 높일 수 있는 기술을 개발했다.
미래창조과학부는 김상욱 KAIST 교수팀이 나노미터 수준에서 소재를 원하는 모양과 패턴으로 제조할 수 있는 분자조립제어 원리를 기반으로 빛의 굴절률을 광범위하게 조절할 수 있는 메타소재 개발에 성공했다고 6일 밝혔다.
물질의 굴절률을 임의로 조절할 수 있다는 것은 빛의 움직임을 원하는 형태로 설계할 수 있다는 의미다. 이를 통해 LED 등 디스플레이 안에서 발생하는 빛을 보다 효율적으로 나오게 하거나, 태양전지에 보다 많은 빛을 흡수시켜 에너지 효율을 높일 수 있다.
연구팀은 분자조립제어 기술을 통해 금속 나노입자간의 간격을 수 나노미터 수준으로 정밀하게 조절한 메타소재를 설계했다. 이 물질을 통해 가시광선이 5 이상의 높은 굴절률을 가질 수 있음을 세계 최초로 증명했다. 자연계에 존재하는 일반적인 물질은 평균 1∼2 정도의 굴절률을 갖는다.
김상욱 교수는 "우리가 눈으로 볼 수 있는 가시광선의 움직임을 조절할 수 있다는 것은 태양전지나 LED와 같은 디스플레이 장치의 성능을 향상시킬 수 있다는 뜻"이라며 "이는 지금까지 불가능했던 초고배율의 현미경이나 초고해상도 반도체 장비 등의 새로운 과학 장비를 위한 아이디어도 제시할 수 있을 것"이라고 말했다.
이번 연구는 미래창조과학부 기초연구사업과 나노·소재원천기술개발 사업의 지원을 받았으며, 연구 결과는 과학 학술지 '네이처 커뮤니케이션'에 게재됐다.
남도영기자 namdo0@dt.co.kr
