아주대·카이스트 연구팀, 빛의 주파수 바꿀 수 있는 고효율 광학소재 개발

2018-12-04 15:01
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새로운 전기광학 결정 설계기술 이용

‘어드밴스드 펑셔널 매터리얼즈’ 11월 28일자 표지논문 선정

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권오필 아주대 교수. [사진=아주대학교 제공]

권오필 아주대 교수. [사진=아주대학교 제공]


국내 연구진이 새로운 결정 설계 기술을 도입해 빛의 주파수를 변화시킬 수 있는 고효율의 비선형 광학 소재를 개발했다. 이 기술을 이용하면 주파수로 대표되는 빛의 특성을 바꿀 수 있어 레이저와 초고속 광통신 등의 광학 소자로 널리 활용될 수 있을 전망이다.

4일 권오필 아주대 교수(응용화학생명공학과·대학원 분자과학기술학과)와 이상민 한국과학기술원 교수(물리학과) 연구팀은 화학 구조의 변화를 통해 광학 소재를 설계하는 방식이 아닌, 여러 개의 구성요소를 섞는 방식으로 새로운 비선형광학 소재를 개발하는데 성공했다고 밝혔다.
이번 연구 성과는 소재 분야 저명 학술지인 ‘어드밴스드 펑셔널 매터리얼즈(Advanced Functional Materials)’ 11월 28일자 표지 논문으로 선정됐다. 논문 제목은 ‘유사-공결정화를 통해 설계된 비선형광학 및 테라헤르츠용 3성분 유기 단결정(Organic Three-Component Single Crystals with Pseudo-Isomorphic Cocrystallization for Nonlinear Optics and THz Photonics)’이다.
 
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이상민 카이스트 교수. [사진=아주대학교 제공]

이상민 카이스트 교수. [사진=아주대학교 제공]


광학 연구에 쓰이는 유기 비선형광학 결정은 물질 내에서 주파수를 비롯한 빛의 특성을 조절 할 수 있는 소재로 높은 관심을 받고 있다. 낮은 주파수의 빛을 높은 주파수로 바꿀 수 있고, 반대로 높은 주파수의 빛을 낮은 주파수로도 바꿀 수 있다.

빛의 핵심 특성인 주파수를 바꿀 수 있다면, 빛의 특성 조절을 통해 다양한 방식으로 빛을 활용할 수 있게 된다. 예를 들어 눈으로 볼 수 없는 적외선의 빛을 높은 주파수의 가시광선으로 바꿀 수 있어 눈으로 확인할 수 있게 되고, 이와는 반대로 적외선의 빛을 이용해 낮은 주파수인 테라헤르츠파를 만들어 낼 수도 있다.

또한 빛의 특성을 조절해 빛을 이용하는 다양한 분석장비에서 그동안 측정하지 못하던 소재를 분석할 수 있게 되거나, 이전에 비해 더 넓은 부분을 볼 수도 있게 된다.

아주대·카이스트 연구팀이 개발해 낸 것이 바로 빛의 주파수를 바꿀 수 있는 고효율의 비선형광학 소재다.

연구팀은 “높은 광학 투과도를 가지는 광학소재 개발법은 비선형광학 소재뿐 아니라 다양한 광학 소재에도 적용이 가능할 것”이라며 “높은 광학 투명도는 광학 소재가 가져야 할 필수 요소로, 광학 투명도가 낮다는 것은 불투명한 유리로 창밖을 보는 것에 비유할 수 있다”고 설명했다.

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