고려대 “굴절률 한계 극복한 메타표면 개발”

[이데일리 신하영 기자] 고려대 연구진이 자연계의 한계를 뛰어넘는 메타 표면을 개발했다. 향후 렌즈 등 광학분야나 반도체 산업에서 응용이 가능한 기술로 평가된다.

(좌측 상단부터) 김나연(제1저자, 고려대학교), 허지혁 교수(공동 제1저자, 고려대학교), 조용덕 박사(공동 제1저자, 고려대학교), 박성훈 (공동저자, 고려대학교), 김현호 (공동저자, 고려대학교), 노경훈 (공동저자, 고려대학교), 이재원 박사 (공동저자, 고려대학교), 이승우 교수 (교신저자, 고려대학교) ※사진=고려대 제공

고려대는 이승우 융합에너지공학과 교수팀이 콜로이드 자가조립 기술을 활용, 굴절률 10을 초과하는 새로운 형태의 메타 표면을 개발했다고 30일 밝혔다. 이번 연구 결과는 국제 저명 학술지(Small) 7월 31일자에 게재됐다.

굴절률은 빛이 물질과 상호작용하는 방식을 설명하는 주요 물리적 개념 중 하나이다. 굴절률이 높을수록 안경 렌즈를 더 얇게 만들 수 있고, 정밀한 반도체 제조 공정에서도 높은 굴절률이 필요하다. 그러나 자연계에서 얻을 수 있는 굴절률의 한계는 ‘4’ 정도로 알려져 있다.

이승우 교수팀은 메타 표면이라는 새로운 기술을 개발해 이런 한계를 뛰어넘었다. 이는 특수한 고분자를 이용, 나노입자 사이의 간격을 정밀하게 조절해 굴절률을 높이는 기술이다. 기존 소재로는 도달할 수 없었던 높은 수준의 굴절률을 구현할 수 있었던 배경이다.

기존의 자가조립 기술은 나노입자 간 간격을 정확하게 조절하기 어렵다는 단점이 있다. 연구팀은 고분자 코팅을 활용해 나노입자 간 간격을 정밀하게 조절했으며, 안정적으로 높은 굴절률을 확보했다.

이승우 교수는 “고해상도 렌즈, 고감도 광학 센서, 메타물질 기반의 혁신적 광학 기기 등 다양한 첨단 기술에 기여할 것으로 기대가 되는 연구 결과”라고 설명했다.