열손실 줄여 에너지 효율 높게..한·미 연구진 차세대 광소자 기술 구현

[이데일리 강민구 기자] 국내외 연구진이 양자물질의 전기·자기적 성질을 조절할 수 있는 차세대 광소자 기술을 세계에서 처음 구현했다. 비평형상태로 이전과 다른 물질 성질을 만들 수 있는 양자 플로켓 공학(Floquet engineering) 기술을 이용한 실험에 성공한 것이다. 앞으로 재료과학이나 광학 분야에 쓸 수 있다.

박제근 서울대 물리천문학부 교수.(사진=과학기술정보통신부)

과학기술정보통신부는 박제근 서울대 물리천문학부 교수 연구팀과 시에(D. Hsieh) 미국 캘리포니아 공대 교수 연구진이 이 같은 성과를 냈다고 9일 밝혔다.

연구진은 벌집 형태의 평면구조를 지닌 절연체인 삼황화린망간에 강한 빛을 가했다. 이후 물질의 광학적 성질이 바뀌는 것을 실험으로 확인하고, 구조 계산을 통해 관측값과 이론값이 일치한다는 사실을 확인했다.

기존 연구에서는 강한 빛에 따른 발열이나 손상 우려 때문에 약한 빛만을 이용했는데 이번에 강한 빛을 이용한 실험에 성공했다.

기존 실리콘 기반의 반도체 칩을 빛을 이용한 광전자소자로 바꿀 것으로도 기대를 모은다. 빛을 이용해 보다 빠르면서 제작 공정에서 나오는 폐기물을 줄여 에너지 사용 효율을 높일 수 있다.

박제근 교수는 “플로켓 공학 기술을 2차원 양자물질에서 처음 구현했다”며 “빠르게 성장하는 플로켓 공학 분야에서 중요한 전환점이 될 것”이라고 말했다.

연구 결과는 국제학술지인 ‘네이처(Nature)’에 지난 9일자로 게재됐다.