[언론보도] 장민석 교수 연구팀, 1000배 넘개 응축된 빛 관측

안녕하십니까?

우리학부 장민석교수 연구팀이 1000배 넘게 응축된 빛을 관측하였으며, 관련 연구성과는 국제학술지 Nature Communications에 게재되었습니다.

더욱 자세한 정보를 확인하실 수 있도록 관련 링크를 아래와 같이 안내드립니다.

다시 한 번 놀라운 성과로 언론을 장식하신 장민석 교수님께 축하와 감사 인사를 드립니다.

감사합니다.

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KAIST 전기및전자공학부 장민석 교수가 이끄는 국제 공동 연구팀이 그래핀 나노층 구조에 천 배 넘게 응축돼 가둬진 중적외선 파동의 이미지를 세계 최초로 얻어내 초미시 영역에서 전자기파의 거동을 관측했다.

연구팀은 수 ㎚크기의 도파로에 초고도로 응축된 `그래핀 플라즈몬’을 이용했다. ‘그래핀 플라즈몬’이란 나노 물질 그래핀의 자유 전자들이 전자기파와 결합해 집단으로 진동하는 현상을 말한다. 최근 이 플라즈몬들이 빛을 그래핀과 금속판 사이에 있는 아주 얇은 유전체에 가둬 새로운 모드를 만들 수 있다는 사실이 밝혀졌다. 이러한 그래핀-유전체-금속판 구조에서는 그래핀의 전하들이 금속판에 영상 전하(image charge)를 만들게 된다. 빛의 전기장에 의해 그래핀의 전자들이 힘을 받아 진동하게 되면 금속에 있는 영상 전하들도 잇따라 진동하여, `어쿠스틱’ 그래핀 플라즈몬(Acoustic Graphene Plasmon, 이하 AGP)을 형성한다.

AGP는 광학적 파동을 수 ㎚정도의 얇은 구조에 응집시키기 때문에 강한 빛-물질 상호작용을 유도할 수 있다는 장점이 있는 반면, 외부로 새어 나오는 전자기장의 세기가 매우 약해 직접 검출이 어렵다는 난점이 있다. 국제공동 연구팀은 나노 공정을 통해 제작된 고품질 소자를 산란형 주사 근접장 광학현미경으로 측정하여 나노미터 단위의 도파로를 따라 진동하는 AGP를 세계 최초로 직접적으로 검출했고, 중적외선이 1000배 넘게 응축된 현상을 시각화했다.

고도로 응축되었을 뿐만 아니라 낮은 손실률을 가지는 AGP는 강한 빛-물질 상호작용이 필요한 고성능 광소자 구현에 활용될 수 있다. 향후 중적외선 영역에서 작동하는 능동 메타 표면, 광학적 스위치 등 다양한 광학 소자에 적용될 것으로 전망된다.

메나브데세르게이 (Sergey Menabde) 박사와 이인호 박사가 공동 제1 저자로 참여한 이번 연구는 국제 학술지 `네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)’ 에 2월 19일 字 게재됐다. (논문명: Real-space imaging of acoustic plasmons in large-area graphene grown by chemical vapor deposition).