특히 금속으로 만들어진 메타물질은 자기공명이나 음의 굴절률을 조절하는 등 독특한 광학 성질을 가질 수 있어 학계와 산업계의 관심이 높다. 그러나 이 물질은 전자빔이나 레이저로 식각하는 리소그라피 방식에 의존해와 제작 비용이나 시간이 많이 들어갈 뿐 아니라, 큰 면적으로 제작할 수 없다는 점이 문제로 제기돼 왔다.
이 연구성과는 네이처가 출판하는 ‘NPG 아시아 머터리얼스’지 온라인판을 통해 발표됐다.
블록공중합체는 단순한 나노구조로 되어 있어 구조나 배열을 조절하면서 광학적 성질을 갖도록 하는 메타물질에 사용하기에는 어려움이 있었다. 이런 어려움을 해결하기 위해 연구팀은 블록공중합체에 가둠효과를 주는 방법을 선택했다.
나노 튜브 모양의 양극산화알루미늄 형판에 블록공중합체를 가둬 자기 조립하도록 하면 두 개의 다른 나노 판상이 교대로 적층되는 막대기로 배열된다. 여기에 은을 증착하면 한쪽 나노판에만 은이 올라가 나노 크기의 아코디언 기판을 만들 수 있다. 이 구조는 은 반구와 은 줄무늬를 갖는 독특한 모양 때문에 가시광선과 적외선에서 빛의 투과도를 조절할 수 있게 된다.
연구를 주도한 김진곤 교수는 “이 기술은 메타물질 연구의 난제 중 하나로 손꼽히는 가시광선-적외선 영역에서 사용할 수 있는 광학 메타물질을 더 쉽게 대면적으로 만들 수 있는 기술”이라며, “앞으로 음의 굴절률을 조절할 수 있는 연구를 진행해 이를 이용한 투명망토 상용화에도 큰 도움을 줄 수 있을 것으로 기대한다”고 밝혔다.
포항=장영태 기자 3678jyt@segye.com