카이스트(KAIST)는 장민석(사진) 전기및전자공학부 교수가 이끄는 국제 공동 연구팀이 그래핀 나노층 구조에 1000배 넘게 응축된 중적외선 파동의 이미지를 세계 최초로 구현했다고 2일 밝혔다.

연구팀은 나노미터 크기의 도파로에 초고도로 응축된 ‘그래핀 플라즈몬’을 이용했다. 그래핀 플라즈몬은 나노 물질인 그래핀의 자유 전자들이 전자기파와 결합해 집단으로 진동하는 현상을 말한다. 빛의 전기장에 의해 그래핀의 전자들이 힘을 받아 진동하게 되면 금속에 있는 영상 전하들도 잇따라 진동하게 된다. 이러한 전자 진동 모드를 어쿠스틱 그래핀 플라즈몬(AGP)이라고 한다.

‘AGP’는 외부로 새어 나오는 전자기장의 세기가 매우 약해 지금까지 직접적인 광학적 검출 방법으로는 그 존재를 밝혀내지 못했다.

한계점을 극복하기 위해 장 교수 연구팀은 새로운 나노 공정 방법론을 제안했다. 근접장 광학현미경을 이용해 나노미터 단위의 도파로를 따라 진동하는 AGP를 세계 최초로 검출해 중적외선이 1000배 넘게 응축된 현상을 시각화했다.

장 교수는 “이번 연구 결과는 AGP가 중적외선 영역에서 작동하는 다양한 광전류 장치 등을 대체 가능하다는 희망을 보여줬다”고 말했다.

김건호 기자 scoop3126@segye.com

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