모든 빛에 작동하는 무지갯빛 나노안테나 개발

아주경제 권석림 기자= 완전결정(원자배열이 전체 결정체에 완전히 조직적으로 된 결정) 은(銀)나노선을 이용해 모든 파장의 빛에 작동하는 광학 나노 안테나가 국내 연구진이 개발했다.

이번 연구로 태양광 발전 등에 핵심적으로 활용할 수 있는 효율 높은 안테나 개발에 새로운 가능성이 열렸다.

교육과학기술부는 김봉수·서민교 한국과학기술원(KAIST) 교수와 박규환 고려대 교수가 한 가지 파장의 빛에서만 작동하는 기존의 광학 나노 안테나의 한계를 극복하는 모든 파장의 빛에서 반응하는 광학 나노 안테나 개발에 성공했다고 3일 밝혔다.

연구팀에 따르면 광학 안테나는 휴대폰의 안테나가 전파를 수신해 전기신호로 변환하고 반대로 전기신호를 전파로 변환해 송신하는 것과 같이, 빛을 수신해 전자기장으로 변환하고 그 반대의 역할도 수행할 수 있는 광학 소자다.

일반 전파가 아닌 빛을 송·수신하기 위해서는 안테나의 크기를 머리카락의 10만분의 1미터(나노미터) 수준으로 매우 작게 제작해야해 어려움이 많았다.

김 교수팀은 지금까지 활용하던 나노입자가 아닌 가시광 전 영역에서 작동하는 은(銀)을 사용해 다양한 파장에서 공명할 수 있는 나노선(반도체물질)으로 광학 안테나를 제작해 이 문제점을 해결했다.

특히 은 나노선 안테나에 백색광을 비춰주면 빛을 송신해 안테나 표면에 집중된 전자기장으로 변환시키고, 이 전자기장을 다시 여러 가지 파장의 빛으로 수신해 무지개와 같은 화려한 색상도 나타낸다.

김봉수 교수는 "나노선 안테나는 태양광 발전 및 극미세 나노센서 등에 핵심기술로 사용될 수 있어 앞으로 나노-광-바이오산업 선도에 더욱 다가설 것" 이라고 말했다.