[금강일보 김미진 기자] 한국기초과학지원연구원(KBSI)은 소재분석연구부 이문상 박사 연구팀과 KAIST 화학과 박정영 교수 연구팀이 공동연구를 통해 빛이 금속 표면에 닿는 순간 만들어지는 정공(hole)인 플라즈모닉 핫홀의 생성에서 소멸까지의 전체 과정을 세계 최초로 실시간 관측에 성공했다고 26일 밝혔다.

연구팀은 플라즈모닉 핫홀(이하 핫홀)을 관찰하기 위해 금속-반도체 접합 나노다이오드를 제작하고 빛에 의한 표면변화를 분석했다. 그 결과 빛에 의해 금속 표면의 전자들이 집단으로 진동하는 ’국소 표면 플라즈몬 공명‘ 현상에 의한 정공(hole)인 플라즈모닉 핫홀을 실시간으로 관찰할 수 있었다.

핫홀의 수명은 10-15초 정도로 매우 짧아 검출 자체가 불가능에 가까웠고 특히 실시간으로 그 모습을 관찰하는 것은 대표적인 분석난제로 꼽혔다. 세계적으로도 극소수의 연구팀만이 간접적인 방법으로 핫홀의 발생양상을 유추하는 정도의 연구방법만이 알려져 있었다.

연구팀은 이번 연구를 통해 핫홀의 실시간 분석에 성공했으며 광센서 분야에서의 활용 가능성도 제시해 향후 광센서를 비롯한 다양한 차세대 소자 개발에 큰 도움이 될 기반을 제시했다.

KBSI 이문상 박사는 “그동안 이론적 계산과 간접적 실험방법으로만 유추할 수 밖에 없었던 핫홀의 거동을 실시간으로 관찰해 기초적인 메커니즘을 밝혀낸 것에 이번 연구의 큰 의의가 있다”며 “이번 연구성과가 차세대 인공광합성 소자, 초고효율 광촉매 개발, 에너지 저장 소자 개발, 초고감도 바이오 광센서 개발 등 다양한 분야의 연구개발에서 활용될 것으로 기대된다”고 말했다.

김미진 기자 kmj0044@ggilbo.com