KAIST 김상욱 교수 연구팀이 나노미터(㎚) 수준에서 소재의 원하는 모양과 패턴을 제조할 수 있는 분자조립제어 원리를 기반으로 빛의 굴절률을 조절할 수 있는 메타소재를 개발했다.

가시광선 영역에서 5 이상의 굴절률 확보에 성공한 이번 연구는 넓은 파장대에서 광범위하게 물질의 굴절률을 조절할 수 있는 새로운 개념이 증명된 셈이다.

물질의 굴절률을 조절할 수 있다는 것은 빛의 움직임을 원하는 형태로 설계할 수 있음을 뜻하며 이는 LED와 같은 디스플레이에서 발생하는 빛을 효율적으로 나오게 하거나 많은 양의 빛이 태양전지 내에서 흡수되게 해 에너지 효율을 높일 수 있다.

지금까지 굴절률은 특정 재료를 선택함으로써 재료의 세밀하고 정확한 광학적 설계를 통한 굴절률의 제어에 한계가 있어 연구팀은 굴절률을 구성하는 두 요소인 유전율과 투자율을 적절히 조절함에 따라 굴절률도 조절할 수 있게 했다.

이번 기술 개발은 태양전지, LED와 같은 디스플레이 장치의 성능을 상승시킬 뿐만 아니라 현재까지 불가능했던 초고배율의 현미경이나 초고해상도 반도체 장비 등 새로운 광학 장치를 위한 아이디어를 제시할 수 있을 것으로 연구팀은 기대하고 있다.

강정의 기자 justice@ggilbo.com