김대식·이상민 교수 공동 연구팀 성과…전자소자 혁신에 기여

국내 연구진이 세계 처음으로 원자 크기인 1옹스트롬(Å : 1억분의 1㎝)의 너비를 가진 금속틈을 제작해 이곳에 밀리미터 크기의 파장을 가진 빛을 모으는 데 성공했다.

미래창조과학부는 김대식 서울대 교수와 이상민 아주대 교수 공동 연구팀이 이같은 연구 성과를 물리학 분야 국제 학술지인 ‘피지컬 리뷰레터스(Physical Review Letters) 9월 16일자 온라인판 표지 논문으로 게재했다고 14일 밝혔다.

미래부에 따르면 연구팀은 평행하게 배열된 두 금속 필름 사이에 이차원 물질인 ‘그래핀’을 수직으로 끼워 넣는 방식으로 1옹스트롬의 금속틈 구조를 만들었다.

일반인에게 낯선 단위인 1옹스트롬은 0.1나노미터(㎚=10억분의 1ｍ)와 같은 값으로 원자 하나 크기다. 이런 금속틈 구조는 이론적으로 빛을 모을 수 있는 가장 작은 공간으로 알려져 있다.

연구팀은 이 틈 속의 길이를 수 밀리미터로 길게 만들어서 틈의 크기보다 천만배는 더 큰 파장을 지닌 테라헤르츠파를 모아 투과하는 데 성공했다.

테라헤르츠파를 1옹스트롬 틈에 쪼이면 틈 양쪽의 금속 표면에 전류가 유도되고 이 때문에 전하가 모이게 되는데, 이때 마치 깔때기에 물이 빨려 들어가는 것처럼 테라헤르츠파가 자신보다 훨씬 작은 틈을 통해 들어가는 것을 확인한 것이다.

연구팀은 “지난 10년간 테라헤르츠파를 파장보다 작은 구멍에 집속시키려는 노력을 통해 틈의 크기를 밀리미터 수준에서 나노미터 수준으로 줄여왔고, 이번 연구를 통해 원자 크기인 0.1 나노미터까지 도달하는 데 성공했다”고 밝혔다.

그러면서 “빛을 파장보다 천만 배 작은 틈에 집속한 것은 세계에서 처음있는 사례”라고 덧붙였다.

연구팀은 이번 연구결과가 전자소자 분야 혁신에 도움이 될 것으로 기대했다.

연합뉴스