한국연구재단은 최현용 교수(연세대) 연구팀이 레이저 빛이 흡수되는 특정영역의 에너지 준위1)를 제어하는데 최초로 성공하였다고 밝혔다.
1) 에너지 준위 : 원자 및 분자 시스템이 갖는 에너지 값
레이저를 통해 만든 빛은 전자기장이 특정한 방향으로 진동하는 편광 현상이 나타난다. 이 편광 현상을 통해 물질의 에너지 준위를 조절한다면 새로운 고속 동작 광소자의 제작이 가능하지만 현재까지 이 기술은 개발되지 않았다.
연구팀은 이황화레늄(ReS2)2) 물질이 빛의 편광 방향에 따라 에너지 준위가 다른 두 개의 엑시톤을 가지는 것을 착안해 그 동안 불가능했던 에너지 중첩이 없는 두 개의 엑시톤3) 준위를 선택적으로 제어하는 데에 성공했다. 이로써 빛 편광 제어 광 스타크 효과5)를 통해 두 개의 엑시톤 준위를 선택적으로 제어할 수 있게 된 것이다.
2) 이황화레늄: 전이금속 디칼코게나이드(TMD) 물질군에 속하는 물질로 차세대 광응용 소재로 각광받고 있다.
3) 엑시톤: 반도체 물질이 빛을 흡수함으로써 만들어지는 입자. 반도체가 빛이 흡수하면 흡수된 빛 에너지를 통해 전자와 정공이 만들어진다. 원자 두께의 반도체 내부에서는 생성된 전자와 정공이 강한 인력으로 연결되어 마치 하나의 입자처럼 행동하는 엑시톤이라는 준입자가 형성된다.
4) 광 스타크 효과(Optical Stark effect): 수백 펨토초 (대략 빛이 머리카락 1개 두께만큼 움직이는데 걸리는 시간) 단위의 엑시톤 에너지 준위를 변화시키는 현상
.jpg "201601206(0).jpg")
최현용 교수는 “이 연구는 초고속 레이저의 편광을 조절하여 수백 펨토초라는 짧은 시간 동안 물질의 두 엑시톤 에너지를 선택적으로 제어하는 기술을 개발한 것이다. 펨토초 스위치, 광센서, 초고속 광통신 등에 적용되어 무인자동차, 로봇공학, 의료, 군사기술 등에 응용될 것으로 기대된다”고 연구의 의의를 설명했다.
<저작권자(c)스마트앤컴퍼니. 무단전재-재배포금지>
